Оптимизация городской маршрутной сети

УДК 656.1

ОПТИМИЗАЦИЯ ГОРОДСКОЙ МАРШРУТНОЙ СЕТИ

Э. А. Сафронов, К. Э. Сафронов

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), Россия, г. Омск

Аннотация. В статье рассмотрена методика оптимизации маршрутной сети, которая заключается в анализе вариантов трассировки маршрутов, интенсивности транспортных и пассажирских потоков, структуры парка по вместимости с учетом показателей и критерия. Наиболее эффективный вариант характеризуется снижением загрузки магистралей при росте объемов перевозок при соблюдении стандартов качества транспортного обслуживания. Реализация предлагаемого варианта осуществляется путем проведения конкурсов, что обеспечивает оздоровление конкурентной среды.

Ключевые слова: маршрутная сеть, подвижной состав, инфраструктура, провозная способность, пробег, эффективность, доступность, безопасность.

Введение

Как справедливо заметил в свое время Аристотель: "жизнь требует движения". Отставание развития транспортной инфраструктуры городов от потребностей населения и производства приводит к замедлению роста экономики страны. В условиях бюджетного дефицита во многих регионах нет возможности комплексного развития инфраструктуры - транспортной и маршрутной сети, модернизации подвижного состава (далее - ПС), внедрения инновационных технологий и видов транспорта, субсидирования перевозок. Кроме того, борьба за место на рынке пассажирских перевозок приводит к самозахвату маршрутов, от этого страдает безопасность и качество обслуживания.

Выход видится в научном подходе к организации городского пассажирского транспорт (далее - ГПТ) и оптимизации маршрутной сети. В СибАДИ проведен ряд НИОКР, что принесло положительный эффект в таких городах как Сургут, Курган, Саранск. В настоящее время ведутся исследования в Нижневартовске и Бердске.

Следует отметить, что

непоследовательность при оптимизации маршрутной сети Омска лишь усугубило транспортную проблему. За последние годы новые дороги практически не строятся, количество микроавтобусов достигло угрожающей для города цифры 5 тыс. ед., при этом парк больших автобусов сокращается, приостановлено строительство метро, сокращается протяженность трамвайных линий и количество троллейбусных маршрутов.

Исследования в данном направлении ведутся, например, нашими коллегами из Республики Беларусь. Однако, отсутствие системного подхода и использование устаревших методов обследований снижает эффективность этих исследований [1].

О необходимость исследований в области транспортного моделирования говорят современные специалисты разных школ [2]. За рубежом давно уже используются инновационные, цифровые и спутниковые технологии для изучения транспортных и пассажирских потоков - они дешевле и надежнее [3, 4].

Методика оптимизации маршрутной сети

Ее основная цель - поэтапная разгрузка улично-дорожной сети (далее - УДС) от транспортных потоков при постепенном увеличении объемов пассажирских перевозок [5]. Дорыночный период развития гПт был ориентирован на преимущественное развитие массового транспорта, причем этот процесс не приводил к перегрузке УДС городов. В настоящее время ситуация предельно обострилась и проблему транспортного обслуживания населения следует

рассматривать комплексно, с учетом загрузки УДС города, особенностей формирования транспортных потоков, учитывая мнение населения и перевозчиков.

Методика, разработанная в СибАДИ, рассматривает проблему транспортного обслуживания крупных городов в системе: пассажир - транспорт - дорога. В этой системе пассажиры, пользуясь транспортом, т.е. подвижным составом различной вместимости, воздействуют на дорогу, загружая её транспортными потоками. У

каждого из указанных элементов системы имеются свои показатели, которые отражают уровень функционирования маршрутной сети города в целом. Показатели выбраны таким образом, чтобы в процессе оптимизации маршрутной сети города контролировать переменные показатели по выбранному критерию (таблица 1). В качестве него выбран показатель суточной загрузки УДС

транспортными потоками в приведенных единицах - ПП, авт. - км/сут. Задача снижения загрузки УДС города при сохранении или росте провозной способности ПС решается путем оптимизации маршрутной сети и структуры парка по вместимости и численности. Это в итоге приводит к увеличению средней вместимости ПС по городу.

Таблица 1 - Основные показатели маршрутной сети города

№ Показатель Обозначение Размерность

1 Длина транспортной сети Цс км

2 Длина маршрутной сети Цм км

3 Количество маршрутов Ым ед.

4 Маршрутный коэффициент т -

5 Длина маршрута в одном направлении М км

6 Количество рейсов в одном направлении в сутки Ыр ед.

7 Коэффициент среднесуточного наполнения ПС Кн

8 Списочное количество подвижного состава Ыс ед.

9 Выпуск подвижного состава на линию ЫпС ед.

10 Коэффициент выпуска подвижного состава Y %

11 Вместимость подвижного состава (паспортная) ^ср пасс.

12 Интервал движения ^дв мин.

13 Предлагаемая работа транспорта Рп=& 1мп Np место-км/сут.

14 Средняя длина поездки 1мп км

15 Провозная способность транспорта Пс= Р/Кн пасс. - км/сут.

16 Объем перевозок М= Ыс / 1мп пасс.

17 Доля перевозок по видам транспорта Дв %

19 Среднесуточный пробег транспорта Сп= Nпc 1мп Np маш.-км/сут.

20 Коэффициенты приведения машинопотоков к легковому транспорту Кпр -

21 Доля ГПТ в транспортном потоке ДТ %

22 Доля ГПТ в пассажирском потоке дп %

23 Приведенный пробег ПП= II С РпК Р авт. -км/сут.

24 Коэффициент непрямолинейности, где Ц - длина по воздушной линии Кы - Цм/Ц -

25 Средняя скорость сообщения Vэ км/ч

26 Себестоимость перевозок Sп руб./ пасс. -км

Используя данную методику можно объективно оценить все варианты развития маршрутной сети города и выбрать наилучший по указанным критериям качества маршрутной сети - величине провозной способности ГПТ и уровню загрузки УДС города. В интересах города и его жителей целесообразно поднимать первый показатель до приемлемого уровня (который определяется величиной интервала движения и наполнения ПС) и снижать второй показатель, поскольку это приводит к уменьшению аварийности и загрязнения окружающей среды и повышению средней скорости транспортного потока.

Основное направление оптимизации МС -это рост средней вместимости, что повышает провозную способность транспорта и снижает приведенный пробег ГПТ (рисунок 1).

По данному алгоритму осуществляется оптимизация маршрутной сети, как по отдельным зонам, так и в целом по городу. Эффективность оптимизации заключается в повышении объемов перевозок и скорости сообщения, а также снижении заторов и себестоимости перевозок (рисунок 2). Величина эффективности также зависит от скорости сообщения (рисунок 3).

Пп

К

1,0--

0,9--

0,8--

Пс К

1,2--

1,1 --

1,0 --

30

40

50

60 О

ср мест

Рис. 1 . Зависимость провозной способности и пробега от средней вместимости транспорта

Ус км/ч 20 4-

15-

10

30

40

50

60 а

ср мест

Рис. 2 . Зависимость скорости сообщения на ГПТ от средней вместимости транспорта

э,

руо

К

1,2-

1.1

1.0 --

10

15

20

30 Ус

Рис. 3 . Зависимость эффективности от скорости сообщения на ГПТ

Реализация планов оптимизации маршрутной сети

Получить исходную информацию о работе маршрутной сети можно с помощью обследований, проводимых на остановках и в сечениях улиц с использованием видеосъемок. Каждая видеозапись сопровождается при просмотре шкалой времени, при этом оператор в анкете отмечает данные о количестве:

- пассажиров на остановке;

- легкового, грузового и служебного транспорта;

- автобусов, троллейбусов, маршрутных такси по маршрутам;

- вошедших, вышедших и проехавших пассажиров и т.д.

Наполнение подвижного состава оценивается по количеству занятых мест, плюс число стоящих пассажиров. В некоторых случаях, например, при тонировке салона, наполнение определяется экспертным путем. Полученные данные служат основой для всестороннего анализа технических и качественных показателей транспортного обслуживания населения, работы ГПТ и загрузки УДС.

В процессе анализа маршруты ГПТ делятся на шесть групп. Первая группа -маршруты, не требующие изменения, т.к. их трассировка не затрагивает центральной части города и основных городских магистралей. Вторая группа - маршруты с высоким коэффициентом непрямолинейности

- 2 и более, что требует его снижения и, при возможности, доведения до норматива

1,1___1,3. Далее, маршруты проверяются на

предмет дублирования с другими маршрутами

- это третья группа маршрутов. В четвертой рассматриваются маршруты, на которых сконцентрированы основные объемы перевозок. При этом происходит оптимизация парка по вместимости. В пятой группе обосновывается закрытие нерентабельных маршрутов. В шестой предлагается разработка новых маршрутов с учетом площадок строительства и освоения новых территорий.

Поставленная задача, по

совершенствованию маршрутной сети в различных городах, на выходе имеет следующий вид (таблица 2). Объемы перевозок по разработанным вариантам выросли от 1 до 9 %, а приведенный пробег снизился от 4 до 20 %, за счет замены микроавтобусов на автобусы и оптимизации маршрутов. При этом возрастает доступность маршрутной сети для инвалидов и маломобильных групп населения [6]. Учитывая, что в составе транспортного потока ГПТ составляет около 30 %, реальное снижение загрузки магистральной сети составит от 2 до 7 %, что уже ощутимо. Следует отметить, что предложенные варианты были одобрены и реализованы в указанных городах и получили положительную оценку населения. При этом учитывалось мнение жителей, водителей и финансовые возможности города.

Таблица 2 - Динамика совершенствования показателей маршрутной сети городов

Город Объем перевозок, W, % Приведенный пробег, Пп , % Загрузка магистральной сети, ДТ , %

Омск* +1 -20 -7

Сургут +9 -20 -6

Курган +5 -13 -5

Саранск +3 -4 -2

Примечание:* - план не реализован.

В отдельных регионах транспортная инфраструктура развивается довольно устойчиво. Например, в Липецке, Новосибирске, Кемерово удалось избавиться от микроавтобусов на главных городских улицах. Однако в связи с дефицитом бюджетов во многих крупных муниципальных образованиях наблюдается

недофинансирование программ развития транспортной инфраструктуры. В таких условиях целесообразно использовать инновационные малозатратные методы совершенствования транспортных систем.

В развитых странах ситуация уже несколько иная, например, американцы сейчас говорят о перенасыщении их городов автомобилями и автомобильными дорогами, которые лишили их свободных пространств и газонов. Эра проектов, максимально благоприятствующих автомобильным

сообщениям, уходит в прошлое, уступая место более широкой задаче создания удобных для жизни, экономически эффективных, здоровых в социальном отношении и устойчивых в экологическом плане городов. В таких городах создаются комфортные условия для пешеходных и велосипедных сообщений, а также альтернативные гибкие перевозочные системы, предназначенные, в частности, для пожилых и маломобильных граждан [7].

Заключение

Государственная политика в области обеспечения доступности и качества транспортных услуг для населения предполагает закрепление минимальных социальных транспортных стандартов на законодательном уровне и использование механизмов компенсации потерь в доходах транспортных компаний, возникающих в результате государственного регулирования тарифов на пассажирские перевозки [8]. Кроме того, планируется принятие на федеральном уровне социальных

автотранспортных стандартов,

устанавливающих показатели качества обслуживания населения пассажирским транспортом в городском, пригородном,

междугородном и международном сообщении, включая маломобильных граждан.

Предлагаемый метод оптимизации маршрутной сети города позволяет повысить качество транспортного обслуживания населения, снизить себестоимость и улучшить доступность городской среды. Перевозчики также положительно оценивают результаты оптимизации: сокращается дублирование маршрутов, исключается нелегальная конкуренция, долгосрочные договора позволяют брать в лизинг ПС. Внедрение электронной системы оплаты проезда позволяет привлекать льготных пассажиров в подвижной состав категории М3, получать субсидии из бюджета, что выгодно всем сторонам перевозочного процесса, получать данные о перевозках в режиме реального времени. Это способствует созданию здоровой конкурентной среды.

Библиографический список

1. Седюкевич, В. Н. Совершенствование эффективности автобусных перевозок пассажиров в г. Слониме / В. Н. Седюкевич, С. С. Семченков, Д.

B. Мозалевский, С. В. Скриновский // Социально-экономические проблемы развития и функционирования транспортных систем городов и зон их влияния: материалы XX международной науч. - практ. конф. - Екатеринбург: АНМБ, 2014. -

C. 74-78

2. Петрович, М. Л. Транспортные модели в градостроительном планировании / М. Л. Петрович, Л. Ю. Истомина // Социально-экономические проблемы развития и функционирования транспортных систем городов и зон их влияния: материалы XX международной науч. - практ. конф. - Екатеринбург: АНМБ, 2014. - С. 31-40.

3. Robinson, Darren (ed.) 2011: Computer Modelling for Sustainable Urban Design - Physical Principles, Methods and Applications. - London. - pp. 277.

4. Modelling Transport, 4th Edition / Juan de Dios Ortuzar, Luis G. Willumsen. - John Wiley&Sons LTD, 2011. - 606 p.

5. Сафронов, К. Э. Инновационные методы повышения эффективности транспортных систем городов / К. Э. Сафронов, Э. А. Сафронов // Вестник МАДИ. - 2011. - № 3 (26).- С. 7-12.

6. Сафронов К. Э. Концепция формирования доступной транспортной инфраструктуры городов России / К. Э. Сафронов // Вестник СибАДИ. - 2012. - № 4. - С. 145-153.

7. Вукан, Р. Вучик. Транспорт в городах, удобных для жизни / Р. Вучик Вукан. - Территория будущего, 2011. - 576 с.

8. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 г. / Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 22 ноября 2008 г. N 1734-р. - Режим доступа: http://www.mintrans.ru/ (Дата обращения 02.08.2014).

OPTIMIZATION OF MUNICIPAL ROUTE NETWORK

E. A. Safronov, К. E. Safronov

Abstract. The article dwells on a technique of optimization of a route network which is consisted in analysis of routing variants, intensity of transport and passenger flows, structure of park on capacity, considering indices and criterion. The most effective variant is characterized by decrease of loading of highways at growth of volumes of transportations at compliance with the quality standards of transport service. The realization of the offered variant is implemented by conducting competitions that provide enhancement of competitive environment.

Keywords: route network, rolling stock, infrastructure, carrying capacity, running, efficiency, availability, safety.

References

1. Sedyukevich V. N., Semchenkov S. S., Mozalevskij D. V., Skrinovs S. V. Sovershenstvovanie effektivnosti avtobusnyx perevozok passazhirov v gorode Smolin [Improvement of efficiency of passenger transportations by bus in the city of Slonim]. Socialno-ekonomicheskie problemy razvitiya i funkcionirovaniya transportnyx sistem gorodov i zon ix vliyaniya: materialy xx mezhdunarodnoj nauch. prakt. konf. Ekaterinburg, 2014, pp. 74-78.

2. Petrovich M. L., Istomina l. Yu. Transportnye modeli v gradostroitelnom planirovanii [Transport models in urban development]. Socialno-ekonomicheskie problemy razvitiya i funkcionirovaniya transportnyx sistem gorodov i zon ix vliyaniya:

materialy xx mezhdunarodnoj nauch. - prakt. konf. Ekaterinburg, 2014, pp. 31-40.

3. Robinson, Darren (ed.) 2011: Computer Modelling for Sustainable Urban Design - Physical Principles, Methods and Applications. - London. - 277 pp.

4. Modelling Transport, 4th Edition / Juan de Dios Ortuzar, Luis G. Willumsen. - John Wiley&Sons LTD, 2011. - 606 pp.

5. Safronov K. E., Safronov E. A. Innovacionnye metody povysheniya effektivnosti transportnyx sistem gorodov [Innovative methods of increasing efficiency of transport systems of the cities]. Vestnik MADI, 2011, № 3, pp. 7 - 12.

6. Safronov K. E. Koncepciya formirovaniya dostupnoj transportnoj infrastruktury gorodov rossii [Concept of formation of available transport infrastructure of the Russian cities]. Vestnik SibADI, 2012, № 4, pp. 145-153.

7. Vukan, R. Vuchik. Transport in the cities convenient for life. Territoriya budushhego, 2011, 576 p.

8. Transportnaya strategiya rossijskoj federacii na period do 2030 g. [Transport strategy of the Russian Federation from November 22, 2008 N 1734-р.]. Available at: http://www.mintrans.ru/ (accessed 02.08.2014).

Сафронов Эдуард Алексеевич

- доктор технических наук, профессор Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира 5, e-mail: sibadi1@rambler.ru).

Сафронов Кирилл Эдуардович

- кандидат технических наук, доцент профессор Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира 5, e-mail: transistem@rambler.ru).

Safronov E. A. (Russian Federation, Omsk) - Ph. D. in Technical Sciences, Ass. Professor, The Siberian automobile and highway academy (SIBADI) (644080, Omsk, Mira Ave. 5, e - mail: e-mail: sibadil @rambler. ru).

Safronov К. E. (Russian Federation, Omsk) -candidate of technical Sciences, assistant professor The Siberian automobile and highway academy (SIBADI) (644080, Omsk, Mira Ave. 5, e-mail: transistem@rambler. ru).