Рациональная методика формирования расписания движения подвижного состава городского электрического транспорта

УДК 656.1/.5

РАЦИОНАЛЬНАЯ МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ РАСПИСАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ГОРОДСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА

© М.Ю. Домбровский1

Иркутский государственный технический университет,

664074, Россия, г Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

В статье основное внимание уделено изложению методики и алгоритма, позволяющих решить ряд отдельных задач межотраслевого характера и непосредственно влияющих на уровень транспортного обслуживания населения города. Рассматривается вопрос практической реализации автоматизированных систем управления городским транспортом коллективного пользования, в том числе особенности информационного, программного и организационного обеспечения. Представлен обзор системы информирования пассажиров городского транспорта. Актуальность таких задач определяется неуклонным ростом потребностей населения и увеличением значения транспортных услуг в жизни города.

Ил. 3. Библиогр. 3 назв.

Ключевые слова: подвижной состав; технологическая операция; автоматизация; график; расписание.

RATIONAL MEHODOLOGY FOR URBAN ELECTRIC TRANSPORT TIMETABLE FORMATION M.Yu. Dombrovsky

Irkutsk State Technical University,

83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article focuses on the description of the methodology and the algorithm that enable the solution of a number of specific intersectorial problems directly affecting the level of urban population transport servicing. It treats the problem of practical implementation of the automated control systems for urban public transport, including the features of information, software and organizational support. A passenger information system in public transport is given an overview.

The relevance of these problems is determined by the steady growth of population needs and the importance of transportation services for the city.

3 figures. 3 sources.

Key words: rolling stock; manufacturing operation; automation; schedule; time-table.

Маршрутное расписание движения является основным документом, определяющим организацию и эффективность работы подвижных составов (ПС) на маршруте и устанавливающим время начала и окончания каждого рейса, время прохождения контрольных пунктов маршрута, обеденных и внутрисменных перерывов, пересмен водителей.

Расписания составляют не позднее 14 суток до открытия движения раздельно на весенне-летний и осенне-зимний сезоны и характерные дни недели (будни; суббота, воскресенье; праздничные дни). При необходимости разрабатывают другие варианты расписания. Ежегодно расписания движения подвергают корректировке для учета изменения числа машин на маршруте, конфигурации трассы маршрута, норм времени на выполнение рейсов, используемых систем организации труда водителей, а также при изменении вариантов организации комбинированного движения автобусов и введении специальных рейсов [1].

При составлении и корректировке расписания используют исходную информацию:

1. Общие данные о маршруте: номер маршрута; длина маршрута и его участков; пункты открытия и закрытия движения, остановочные пункты, пункты предоставления обеденных перерывов и отстоев.

2. Потребности в перевозках: время открытия и закрытия движения по каждому из конечных пунктов;

время начала и окончания смен крупных организаций, расположенных около трассы маршрута; необходимое число единиц подвижного состава по часам суток; интервалы движения по часам суток и направлениям движения; временные границы предоставления обеденных перерывов и вывода выходов в отстой.

3. Нормативы времени на рейсы и их элементы: время на выполнение рейсов по часам суток и вариантам сообщений, на выполнение нулевых пробегов; минимальное, максимальное и предпочтительное время отстоев на конечных пунктах.

4. Ограничения, накладываемые режимами труда водителей: длительность смены; максимальное и минимальное время от начала работы до обеденного перерыва и время работы после окончания обеденного перерыва; продолжительность отстоя, время работы до начала отстоя; время работы по каждой из применяемых форм организации труда водителей.

На практике получили распространение графический, табличный, трафаретный и автоматизированный методы разработки маршрутных расписаний.

Автоматизированный метод составления расписания основан на использовании компьютера для выполнения необходимых расчетов и оформления расписания. Различными организациями-разработчиками созданы программы расчета расписаний на ЭВМ, отличающиеся постановками задачи, перечнем исполь-

1Домбровский Максим Юрьевич, аспирант, тел.: 89041155623, e-mail: maxday27031989@yandex.ru Dombrovsky Maxim, Graduate student, tel.: 89041155623, e-mail: maxday27031989@yandex.ru

зуемых технологических ограничений, уровнем автоматизации расчетов. Наибольшие функциональные возможности предоставляет алгоритм, разработанный под руководством Г.А. Варелопуло и предусматривающий использование большого числа выходов и режимов организации труда водителей. За критерий качества расписания принята равномерность интервалов движения ПС. Перед расчетом на специальном бланке подготавливают информационную карту маршрута, содержащую пять групп данных: информация общего вида (номер маршрута, его протяженность, сезон года и день недели, время предоставления обеденных перерывов по сменам, длительность стоянок на конечных пунктах); нормы времени на рейсы с дифференциацией по времени суток и участкам маршрута; нормы времени на нулевые рейсы по конечным пунктам маршрута; результаты графоаналитического расчета; время открытия и закрытия движения. Компьютер выдает не только маршрутное расписание, но также комплект поездных и диспетчерских расписаний. Недостаток автоматизированного метода заключается в необходимости ручной корректировки расписаний в сложных случаях.

Составление расписания движения ПС на маршрутах по методике построения графика рейсов включает следующие модули:

1. Построение графиков.

2. Планирование технологических операций.

3. Реализация заданных режимов работы ПС и водителей.

4. Расчет сводных характеристик расписания и оформление выходных документов.

5. Анализ и согласование исходных данных и технологических ограничений.

6. Выделение границ периодов.

7. Расчет интервалов и времени пробега перегонов.

8. Набор расписаний фрагментов.

9. Объединение фрагментов в график.

10. Внесение в расписание результатов объединения фрагментов.

Техник - составитель расписания - использует следующие приемы:

• ввод ПС в движение с учетом времени нулевого рейса и допустимого пункта начала работы: открывая движение с обоих конечных пунктов, чередуют направление на них трамваев и троллейбусов, сохраняя равномерность интервалов в обратных рейсах;

• вывод ПС на обеденный перерыв водителя планируют по окончании часов пик с соблюдением допустимого режима труда водителя;

• вывод ПС в межсменный перерыв (отстой) производят в межпиковое время с соблюдением допустимой длительности внутрисменного перерыва;

• снятие ПС с маршрута по окончании работы выхода производят с соблюдением допустимой длительности смен;

• возврат ПС на маршрут после обеда водителя или отстоя предусматривается по окончании соответствующего перерыва с учетом момента времени, в который возникает необходимость в данном поезде на

маршруте;

• выравнивание интервала движения, выполняемое при вводе в движение (снятии с маршрута) ПС, производится за счет его отправления в промежутке между отправлениями двух работающих на маршруте машин.

• составление контрольного столбца, предусматриваемое для часа пик по различным выходам таким образом, чтобы машины двигались через равные интервалы времени; более ранние (поздние) рейсы назначают, смещаясь по временной оси влево (вправо) от контрольного столбца.

На каждом маршруте проявляется действие специфических факторов, ввиду чего нельзя дать универсальных рекомендаций для всевозможных ситуаций. Вместе с тем следует придерживаться определенных правил, помогающих избежать неразрешимых противоречий при различных комбинациях выходов. Вот некоторые из них:

• сложность составления расписания определяется числом выходов и неравномерностью потребности в них по часам суток; числом перевозчиков, обслуживающих маршрут; числом используемых на маршруте пассажировместимых единиц; возможностью ввода трамваев и троллейбусов в движение с одного или обоих конечных пунктов, а также с промежуточных пунктов маршрута; предоставлением обеденных перерывов и направлением на внутрисменный перерыв на одном или обоих конечных пунктах; числом периодов изменения времени на выполнение рейсов;

• односменные выходы поездов включают в график движения преимущественно после ввода в движение трех- и двухсменных поездов; это обеспечивает нормальную работу соответствующих автобусов в вечерние часы пик;

• число разрывных выходов рассчитывают графоаналитически;

• выходы различных типов и продолжительности равномерно чередуют при отправлении в рейсы;

• назначение обеденных перерывов и направление на внутрисменный перерыв определяются последовательностью выпуска машин на маршрут;

• отправление машин на внутрисменный перерыв начинают, когда около половины соответствующих выходов машин уже отправлены на обеденный перерыв;

• снятие машин на обеденный перерыв или внут-рисменный перерыв чередуют с продолжением работы по другим выходам;

• при снятии с маршрута двух ПС подряд по первому выходу планируют обеденный перерыв, другой направляют на внутрисменный перерыв (отстой);

• при возврате ПС на маршрут по окончании перерыва желательно сохранять первоначальное чередование выходов;

• обеденный перерыв должен быть более продолжительным у водителей, которые были ранее выведены из движения;

• односменный режим работы с сокращенной продолжительностью рабочего дня и без перерыва на

обед закрепляют за наиболее поздними выходами;

• закреплять за выходом конкретные формы организации труда следует как можно позднее, когда в этом возникает необходимость;

• продолжительность рабочего дня водителя регулируют шагом, равным времени рейса на маршруте. Поэтому момент пересмены водителей на двух- и трехсменных выходах определяют после конкретизации общей продолжительности работы выхода.

После составления расписания движения определяют продолжительность работы по каждому из выходов и суммарно по маршруту; число рейсов и суточный пробег по каждому выходу и суммарно по маршруту; время работы водителей (каждого в отдельности и суммарное); сочетание видов и число применяемых систем организации труда водителей; эксплуатационную скорость на маршруте по периодам суток и за день; время нахождения машин на внутрисменных перерывах; пробег в нулевых рейсах. Указанные показатели записывают в итоговых графах бланка расписания движения.

Расписания движения согласовывают, если интервалы движения на согласуемых маршрутах равны или кратны меньшему из них, а также если разность времени оборотного рейса на совмещаемых маршрутах равна или кратна меньшему из интервалов движения. Наиболее целесообразно проводить согласование расписаний для маршрутов с общим конечным пунктом, расположенным у крупного пассажиропоглощающего объекта, например у делового центра, станции метрополитена. Если имеется более двух маршрутов, проходящих по совместному участку маршрутной сети, согласование проводят последовательно сначала для пары маршрутов с наибольшей протяженностью совмещенного участка, большими и возможно равными интервалами движения, а затем вводят в рассмотрение следующие маршруты.

Рассмотрим основные математические модели согласно приведенной методике. К числу основных моделей относят математическую модель составления расписаний фрагментов графиков рейсов.

Обозначим £:р,ф - время рейса в по контрольному пункту (КП) к фрагмента / периода р. Моменты рейсов £р!ф(Р=1. Р; к=К, ./'=1, Мр; 5=1, 5Р) формируются в соответствии со следующим правилом:

V ТхР т Ук - 1 тр + у;'“ 11Р + Гс + 1 )£Р

£н т х 1 т А 1=1 1 1,1+1 т Ьг=1‘г,г+1 т т 1 )£кр’

если £„р < £% < £р, к О-в противном случае,

где £Р, £р - время начала и окончания периода р соответственно; т гРг+1 - время пробега участка маршрута ( 1,1 + 1); /Рг+1 - интервал следования ПС г и г+1; £Рр -продолжительность кругорейса; хР - смещение начального рейса первого ПС по первому КП относительно начала периода р.

Для унификации процесса расчета элемента £рк;5 для всех конечных пунктов КП маршрута вводят фиктивные участки.

Важным элементом при расчете в данном случае является регулирование расписаний фрагментов с помощью подбора величины хр. Это позволяет прогнозировать возможность набора наиболее благоприятных условий локальной оптимизации и улучшает перспективу разрешимости последующих задач и этапов формирования расписаний. Определение величин £рк^ по всему множеству КП обеспечивает, в частности, возможность учета изменения конфигурации маршрута в течение суток. В отличие от стандартной ситуации, когда маршрут полностью сохраняется на протяжении суток, изменению подлежит способ нумерации элементов множества К и задания величин £%.

Решить данную задачу можно методом динамического программирования путем последовательного формирования для отдельных подпериодов периода суперпозиций (сочетаний) номеров выпускаемых (снимаемых) ПС и определения в итоге наилучшего варианта последовательности суперпозиций для периода в целом.

Рассмотренный комплекс моделей в основном исчерпывает потребности решения в постановке задач оптимизации, возникающих согласно описанной методике при составлении расписаний движения ПС на маршруте [2].

На данный момент существует большое количество компьютерных программ, позволяющих составлять расписание движения как в полуавтоматическом режиме, так и в полностью автоматизированной форме.

Программа по составлению рейсового расписания (рис. 1) позволяет пользователю в полуавтоматическом режиме составлять расписания движения для нескольких единиц ПС. После проведения всех корректировок и поправок диспетчер имеет возможность вывести в печать уже готовый стандартизированный лист расписания.

Поездное расписание (рис. 2) составляется для каждого подвижного состава, находящегося на маршруте. Оно включает название остановок и время, затрачиваемое на перегоны, остановочные пункты. Сумма времени фиксируется в ячейки рядом с названием «время полу рейса А-Б (Б-А)». С помощью этих данных можно вносить изменения на поле справа для каждого рейса, который совершает подвижной состав на том или ином месте маршрута. Таким образом диспетчер может более точно оперировать данными с учетом задержек на остановочных пунктах, заторов и т.д.

При составлении расписания учитывается количество ПС, интервальное время, нулевые пробеги, время стоянок на конечных станциях и обеденных перерывов. Все эти данные необходимы для составления рейсового расписания. Рейсовое расписание (см. рис. 1) составляется из последовательных суммирований данных из поездного расписания (см. рис. 2), остановок на конечных пунктах и обеденных перерывов. В начале суммируется время выхода из депо и нулевой пробег, таким образом получаем время прибытия подвижного состава на конечный пункт, после чего води-

телю необходимо сделать перерыв (значение перерывов фиксированы, но в случае необходимости диспетчер может произвести корректировки в нижнею ячейку расписания данного ПС из поля, находящегося внизу данного поля), далее подвижной состав отправляется на рейс, время которого будет взято программой из поездного расписания автоматически.

В настоящее время широкое применение в области работы городского электрического транспорта получили навигационные системы информирования пассажиров. Они позволяют в реальном времени отслеживать все ПС, оснащенные навигационными приемниками. Сайт, на котором можно посмотреть местопо-

ложение транспорта Иркутска в режиме реального времени [3], создан с целью информирования пассажиров и имеет простой интерфейс (рис. 3). Каждый маркер представляет собой единицу транспорта и имеет соответствующий номеру маршрута номер. Цвет маркера определяет тип ПС: черный - трамвай, серый - троллейбус, белый - автобус. Следует помнить, что навигационными приемниками оснащены не все ПС. При нажатии на любой из маркеров пользователь может подробнее ознакомиться с маршрутом данного ПС и узнать время прибытия ПС на определенные остановочные пункты. Это позволяет спланировать индивидуальное расписание.

0 Время выходо Нулевой пробег 1 2 3 4 5 6 7 S

и =1 №№ состав а б а 6 а б а б а б а б а б а б

с поездов поезда в из мин. км. пр "Р пр пр пр гр гр гр гр пр пр пр пр пр пр пр

2 депо отпр отпр отпр отпр отпр отпр отпр отпр отпр отпр отпр отпр отпр отпр отпр отпр

1 ПС1 5:18 0:41 559 6:27 656 7:24 753 8:21 8:50 9:18 9:47 10:15 10:44 11:13 1152 1220 12:48 13:16

6:00 6:30 657 7:27 754 8:24 851 921 9:48 10:18 10:46 11:16 1153 1222 12:49 13:19

2 ПС 2 5:28 0:41 6:09 6:37 7:06 7:34 8:03 8:31 9:00 9:28 957 10:25 1054 11:22 1151 13-19 12:48 13:16

6:10 6:40 7Ю7 7:37 8:04 8:34 9:01 9:31 9:58 10:28 1055 11:25 1152 1222 12:49 13:19

3 ПСЗ 5:28 0:41 7:09 7:37 8:06 8:34 9:03 9:31 10:00 10:28 1057 11:25 1154 1222 1251 1320

7:10 7:40 8:07 8:37 9:04 9:34 ют 10:31 1058 1128 1155 \т 1253 1323

4 ПС4 5:37 0:41 5:18 5:46 7:15 7:43 8:12 8:40 9:09 9:37 10:06 10:34 11:04 11:32 12:00 17-74 1259 13:28

5:19 5:49 7:15 7:45 8:13 8:43 9:10 9:40 10:07 10:38 11-05 11:34 12:02 12:33 Ш>1 13:31

5 ПС Ъ 5:21 0:37 559 5:29 656 7:26 753 8:23 8:50 9:20 9:47 10:18 10:46 11:16 11:43 12:13 12:40 13:10

6:02 5:30 659 7:27 756 8:24 853 921 951 10:20 10:49 11:17 11:46 12:14 12:43 13:11

Рис. 1. Рабочее окно программы по составлению рейсового расписания

Рейсовое рассписание

Название остановочного пункта А-Б

Аэропорт За вод 403 ГА Ипподром Типография Ш кол а №23 Омулевского Усадьба Сукачёва Эталон Театр кукол Музыкальный театр Ленина (Филармония) Художественный музей Сквер им. Кирова

Время прибытия Вемя на оста и овоч Время отправки

0:00:00 0:00:30 0:00:30

0:03:00 0:00:30 0:03:30

0:05:30 0:00:30 0:06:00

0:07:00 0:00:30 0:07:30

0:09:00 0:00:30 0:09:30

0:11:00 0:00:30 0:11:30

0:12:50 0:00:30 0:13:20

0:14:40 0:00:30 0:15:10

0:16:40 0:00:30 0:17:10

0:19:30 0:00:30 0:20:00

0:21:30 0:00:30 0:22:00

0:24:00 0:00:30 0:24:30

0:25:50 0:00:30 0:26:20

ВРЕМЯ ПОЛУ РЕЙСА А-Б

0:26:20

Поездное расписание ПС-2

0:27:00 0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00

0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00

0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00

0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00

Название остановочного пункта Б-А а б а 5 а 5 а б

Сквер им. Кирова 0:00:00 0:00:30 0:00:30 0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00 0:26:00 0:27:00

Художественный музей 0:02:10 0:00:30 0:02:40

Стадион Труд 0:04:50 0:00:30 0:05:20

Музыкальный театр 0:07:00 0:00:30 0:07:30 Затраты времени

Эталон 0:11:20 0:00:30 0:11:50 Секунды Минуты

1-я Советская 0:13:20 0:00:30 0:13:50 0:00:01 0:00:06 0:01:00 0:06:00

Омулевского 0:15:10 0:00:30 0:15:40 № рейса 0:00:02 0:00:07 0:02:00 0:07:00

Школа №23 0:17:10 0:00:30 0:17:40 0:00:03 0:00:08 0:03:00 0:08:00

Типография 0:19:00 0:00:30 0:19:30 ВРЕМЯ ПОЛУ 0:00:04 0:00:09 0:04:00 0:09:00

Ипподром 0:20:50 0:00:30 0:21:20 РЕЙСА Б-А 0:00:05 0:00:10 0:05:00 0:10:00

За вод 403 ГА 0:23:30 0:00:30 0:24:00

Аэропорт 0:26:30 0:00:30 0:27:00 u:z/:uu

Рейсовое рассписание

Рис. 2. Рабочее окно программы по составлению поездного расписания

Рис. 3. Местоположение транспорта в режиме реального времени. Город Иркутск

Возможности ЭВМ для повышения и надежность вышеизложенных методов определили производительности и эффективности работы стремительные темпы развития и использования

диспетчерских пунктов за счет автоматизации систем, которые позволяют автоматизировать процесс

вычислительных операций и операций по сбору, составления расписания движения подвижного

переработке и выдаче информации, а также простота состава.

Библиографический список

1. Аршинова С.М. Городские пассажирские перевозки: учеб. пособие для вузов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2001. 217 с.

2. Макаров И.П., Ямпольский В.З. Автоматизация управле-

ния городским транспортом. М.: Транспорт, 1981. 152 с.

3. Местоположение транспорта в режиме реального времени. Город Иркутск [Электронный ресурс]. URL: http://irkbus.ru.