Совершенствование системы городского пассажирского транспорта на основе спроса пассажиров на транспортные средства

Совершенствование системы городского пассажирского транспорта на основе спроса пассажиров на транспортные средства

В. И. Рассоха, к.техн.н, Ю. Л. Власов, ст.препо-даватель, Оренбургский ГАУ

До недавнего времени перевозка пассажиров была монополизирована с четким распределением маршрутов муниципальными АТП, что исключало эксплуатацию одного маршрута несколькими предприятиями. В условиях перехода к рыночным отношениям произошло коренное изменение системы городского пассажирского транспорта (ГПТ), связанное, прежде всего, с появлением и резким ростом числа частных перевозчиков при неуклонном упадке муниципальных предприятий.

До конца 2005 г. в структуру ГПТ города Оренбурга входили три муниципальных предприятия:

МУП «ПА-1» и МУП «ПА-3», обслуживающие автобусные городские и пригородные маршруты, и МУПП-4 — троллейбусные. Затем МУП «ПА-3» было ликвидировано, а подвижной состав объединен на базе МУП «ПА-1» с образованием МУП «Оренбургский автобус». Кроме муниципальных, перевозкой пассажиров занимаются 756 частных предприятий и предпринимателей, многие из которых объединены в общественные организации предпринимателей. Общее количество подвижного состава (исключая такси), занятого в пассажирских перевозках в городе, составляет 2333 автобуса и 74 троллейбуса (здесь и далее данные приведены по состоянию на 01.01.2006 г.). Структура подвижного состава представлена на рис. 1.

Муниципальный транспорт

Троллейбусы

И Частный транспорт

Частный транспорт

Рис. 1 - Структура подвижного состава ГПТ г. Оренбурга

Тенденции изменения количества подвижного состава ГПТ по форме собственности, а также виду и классу транспортных средств за последние семь лет представлены на рис. 2 и 3. Первая тенденция — снижения числа транспортных средств муниципальных предприятий — имеет те же причины, что и в других городах России: неполная компенсация расходов по перевозке льготных пассажиров и связанная с этим невозможность обновления стареющего парка подвижного состава; высокий уровень конкуренции со стороны частных перевозчиков, «перехватывающих», в силу многих причин, пассажиров, и т. д. Вторая тенденция — увеличения числа частных транспортных средств — объясняется растущей потребностью населения в транспортных передвижениях и неспособностью муниципального транспорта ее удовлетворить; практическим отсутствием контроля со стороны местных органов власти за допуском частных перевозчиков на рынок транспортных услуг и т.д.

Основу муниципального транспорта составляют 216 польских автобусов «Аи^ап» среднего класса. Как видно из табл. 1, значительная часть подвижного состава подошла к критическому уровню по сроку службы: средний срок службы автобусов составляет 7,6 года, около 60% троллейбусов находятся в эксплуатации более 10 лет. В 2005 г. были полностью амортизированы 78% автобусов и 75% троллейбусов, троллейбусные ли-

3000 2500 2000 1500 1000 500

0

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005  муниципальный транспорт  частный транспорт

Рис. 2 - Изменение количества подвижного состава ГПТ г. Оренбурга по форме собственности

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Троллейбус

Щ Автобусы среднего класса

Автобусы малого класса

Автобусы особо малого класса

Рис. 3 - Изменение количества подвижного состава ГПТ г. Оренбурга по виду и классу транспортных средств

нии изношены на 75%. У муниципальных предприятий нет ресурсов не только для обновления парка подвижного состава, но зачастую и для устойчивого обеспечения эксплуатации имеющего парка.

1. Срок службы подвижного состава муниципальных предприятий

Подвижной состав Срок эксплуатации, лет

До 3 3-5 5-8 8-10 Более 10

Автобусы среднего - - 140 41 -

класса

Автобусы малого 12 30 28 - -

класса

Троллейбусы - 14 20 - 42

Что касается частных перевозчиков, использующих быстроокупаемые автобусы малого (ПАЗ) и особо малого (ГАЗель) классов, то у них ситуация во многом лучше (табл. 2). Отношение к последним неоднозначно. С одной стороны, «ГАЗели» частично решили проблему пассажирских перевозок в условиях нехватки подвижного состава. Однако их работа на маршрутах города при практически отсутствующем контроле со стороны местных властей создает немало проблем, составляющих основу отдельных исследований [1— 3]: низкие уровни технического состояния подвижного состава и квалификации водителей, от-

2. Срок службы подвижного состава частных

перевозчиков

Подвижной состав Срок эксплуатации, лет

До 3 3-5 5-8 8-10 Более 10

Автобусы малого 74 234 187 35 20

класса

Автобусы особо 678 670 216 16 -

малого класса

сутствие контроля за их работой; работа в неофициальном экспрессном режиме, когда маршрутные такси останавливаются на остановках по усмотрению водителя; увеличение транспортного потока, сказывающееся на пропускной способности улиц и остановочных пунктов, безопасности движения, экологической обстановки и т.д.

Характерно также, что пассажировместимость частного транспорта, количество которого больше муниципального в 8 раз, превышает вместимость последнего менее чем в 3 раза (рис. 4). Однако коэффициент использования вместимости у муниципального транспорта намного ниже. Это объясняется многими причинами: большими интервалами движения муниципального транспорта; низкой скоростью его сообщения; более низкой стоимостью проезда на некоторых маршрутах частного транспорта по сравнению с муниципальным и т.д.

Произошли изменения и в количестве маршрутов, обслуживаемых операторами различных форм собственности (табл. 3). Меньше стало маршрутов, обслуживаемых муниципальным транспортом, и больше коммерческих маршрутов, особенно обслуживаемых «ГАЗелями».

Динамика изменения суммарной длины маршрутов и маршрутной сети ГПТ г. Оренбурга, об-

Рис. 4-Структура пассажировместимости подвижного состава ГПТ г. Оренбурга

3. Количество маршрутов, обслуживаемых операторами различных форм собственности

Количество маршрутов

Год Обслуживаемых муниципальным обслуживаемых частным транспортом

автобусы автобусы особо

транспортом малого класса

1998 27 16 6

1999 27 16 8

2000 27 17 11

2001 26 18 17

2002 25 20 28

2003 24 22 36

2004 20 24 39

2005 18 25 41

служиваемой транспортными средствами различного вида и форм собственности, за последние 7 лет представлена соответственно на рис. 5 и 6. Из них видно, что, несмотря на значительное увеличение суммарной длины маршрутов коммерческого транспорта, их маршрутная сеть незначительно отличается от муниципальной. Это говорит о том, что коммерческий транспорт дублирует маршруты муниципального на 80%, при этом только часть маршрутов открывает альтернативные пути сообщения между пассажирообразующими узлами.

Можно сделать вывод, что ГПТ г. Оренбурга представляет собой развивающуюся инфраструктуру, в которой высокие темпы роста количества автобусов среднего и особо малого классов при существенном снижении подвижного состава электротранспорта и автобусов среднего класса требуют более продуманного подхода к размещению уже имеющихся транспортных средств на маршрутах и управлению ими с учетом безопасности, уровня качества пассажирских услуг и организации здоровой рыночной конкуренции между перевозчиками различных форм собственности.

------Троллейбусы

А Муниципальные автобусы Ж Коммерческие автобусы

——Коммерческие автобусы

Рис. 5 - Изменение суммарной длины маршрутов ГПТ г. Оренбурга

------Троллейбусы

А Муниципальные автобусы Ж Коммерческие автобусы

——Коммерческие автобусы

Рис. 6 - Изменение маршрутной сети ГПТ г. Оренбурга

Рассмотрим один из аспектов этой проблемы, а именно — удовлетворение потребностей человека в передвижении. Каждый пассажир, выбирая то или иное пассажирское транспортное средство (ПТС), стремится максимизировать полезный эффект потребления услуг, представляемых ГПТ. Преследуя указанную цель, пассажиры формируют спрос на места в различного типа транспортных средствах, удовлетворение которого является главнейшей задачей деятельности ГПТ.

Возникает необходимость в разработке математической модели выбора типа ПТС пассажиром, учитывая, что каждый пассажир среди множества доступных ему транспортных средств выбирает одно оптимальное для осуществления поездки.

Математически наборы мест в различных ПТС можно описать следующим образом. На рынке транспортных услуг пассажиру предлагается перевозка а различными типами транспортных средств. Под набором мест понимается упорядоченная совокупность (уи у2,..., у, ... уа) свободных мест в различных ПТС. Наборы мест описываются а-мерным вектором у = (у1, у2, ..., у, ... уа). Всевозможные наборы мест образуют пространство

К, = {У = Оь Уг, Уг)\У, ^ , =1,а} .

Для выражения предпочтения одного набора мест другому воспользуемся функцией полезности и (у) = и (у1, у2, ., у, ... уа), определенной на пространстве Д.. Функция полезности представляет собой систему предпочтений пассажира, основное свойство которой заключается в том, что пассажир отдает предпочтение, например, у1, если и (у1) > и (у2, у3, уа), т.е. функция упорядочивает наборы мест в различных ПТС по уровню их предпочтения. Следовательно, пассажир при выборе ПТС стремится к максимизации функции полезности.

Предлагаемая методика решения задачи выбора одного из возможных типов ПТС при наличии нескольких критериев, по которым этот выбор осуществляется, включает в себя ряд этапов.

1. Формирование т критериев, по которым производится выбор ПТС, и а альтернативных решений.

2. Составление анкет.

В анкете предлагается проранжировать основные критерии выбора ПТС в зависимости от цели поездки, приписав вес наиболее важному, с точки зрения опрашиваемого, критерию, если наименее важному приписан вес 1, а также проранжировать а альтернативных решений по каждому из критериев. Допускается приписывать для равнозначных критериев и альтернатив одинаковые ранги.

3. Определение необходимого количества анкетируемых респондентов.

Для определения необходимого объема выборочной совокупности респондентов составляется репрезентативная выборка для единожды прово-

димых исследований при случайном методе отбора по формуле [4]:

п =

и2а • N  р

где иа — стандартное отклонение;

N — объем генеральной совокупности; р — вероятность возникновения события;

— предельно допустимая ошибка выборки. Вычисление средней ошибки выборки при бес-повторно-случайном методе отбора производится по формуле [5]: ____________

р

4. Проведение анкетирования.

5. Обработка результатов анкетирования.

Для упорядочения альтернативных решений (/ = 1, ., а) выбора ПТС по критериям/к (к = 1, ., т), приписанныху-м ( = 1, ., п) респондентом обработка анкет производится следующим образом.

Вначале ранжируются критерии /к в соответствии с их важностью. Полученная при этом суммарная ранжировка используется для получения коэффициентов важности V к каждого из критериев, определяемых по формуле:

Vk= Vs + —-----— ^0- ,

Уо-у,

где V, — вес наименее важного критерия; г0 — вес наиболее важного критерия; у, — суммарный ранг наименее важного критерия;

у0 — суммарный ранг наиболее важного критерия.

Коэффициенты важности представляются в виде вектора-строки

г НМ •

Суммарная ранжировка /-го альтернативного решения по к-ому критерию имеет вид:

1**1, ••• , ••• , Ма ,

]=1 ]=1 1=1 ]=1

где х]ы — ранг /-го альтернативного решения по к-ому критерию, приписанный у-ым респондентом.

Согласованность мнений респондентов относительно ранжирования принципов выбора по критерию к оценивается коэффициентом согласия Жк [6]:

=

ч2

Х4 — 0,5п

і=

где

т.) = 2(^3 Д

У — число одинаковых рангов в у-ом ряду.

Для проверки гипотезы о неслучайности согласия респондентов используется критерий Пирсона ( 2).

Результаты опроса респондентов относительно ранжирования а альтернативных решений по каждому из к критериев представляются в виде матрицы kAa суммарных рангов X:

X = IЫ1 ’

где хы= 'ПхЬ.

j=1

Суммарная взвешенная ранжировка альтернативных решений определяется с помощью соотношения

1Ы1 = VX ,

m n

где X = Xlvxj

k=1 j=1

Вес i-го альтернативного решения по каждому из к критериев определяется по формуле

xki

Р k =^rk-L xk

6. Определение функции спроса.

Воспользуемся функцией спроса [7]:

ßi

• max

До начала проведения анкетирования вероятность возникновения события р неизвестна. Примем ее равной 0,5, что соответствует достижению максимально возможной степени вариации признака, т.е. выбрано наибольшее значение объема выборки при прочих равных условиях [4]. Тогда объем выборки определяется по формуле (1):

1,962- 521000- 0,5

n =

0,052 • 521000 +1,962 • 0,5(1- 0,5) = 195,(6

Примем п = 200 человек. Для этого объема выборки средняя ошибка, вычисляемая по формуле (2), составит = 2,64%, что допустимо.

В анкете предлагается проранжировать четыре критерия в зависимости от цели поездки и четыре альтернативных решения по каждому из этих критериев.

Коэффициенты важности критериев, вычисленные по формуле (3), представлены в таблице 4.

4. Коэффициенты важности критериев выбора ПТС

и(У) = П Фг

г=1

где Ь1 — совокупный пассажиропоток, определяемый по результатам натурных обследований; в I — «ценность» альтернативного решения для пассажира.

Добавив к целевой функции (6) ограничения на критерии по выбору решения, получаем задачу, называемую моделью Р. Стоуна [8]. Приравняв к нулю частные производные функции Лагранжа по переменным у, получаем для всех / функции спроса для каждого альтернативного решения.

Пример.

На рынке транспортных услуг г. Оренбурга пассажир для перемещения от одного остановочного пункта к другому может воспользоваться различным типом транспортных средств — автобусами или троллейбусами, причем в первом случае — выбрать между автобусами различного класса — среднего, малого и особо малого.

Выбор ПТС осуществляется по четырем критериям: стоимости проезда с/, времени движения ?дет, времени ожидания 1оЖ! и уровню комфорта Н1 (т = 4).

5. Веса альтернативных решений по выбору ПТС

Критерий выбора Стои- мость проезда Время движе- ния Время ожида- ния Уровень ком- форта

Коэффициент важности критерия 0,265 0,192 0,465 0,078

С вероятностью Р > 0,99 можно утверждать, что имеется согласованное мнение респондентов относительно важности критериев, оцениваемое коэффициентом согласия по формуле (4) Ж= 0,428. Полученное значение критерия Пирсона % 2 >х 2 (15,7 >14,48), что означает неслучайность согласия респондентов.

В табл. 5 приведены веса альтернативных решений по выбору ПТС для каждого из четырех критериев и соответствующие коэффициенты согласия.

Значения «ценности» каждого из альтернативных решений по выбору ПТС представлены в табл. 6.

Спрос на типы ПТС, в случае выбора по четырем критериям, определяется в виде функции

Уі

' f

Функция полезности будет иметь следующий вид:

и(у) = (Ь - У1)0,185- (Ь - у2)0,220- ,

• (Ь - Уз)0’328  (Ь - У4)0267 ^ шах’

Критерии выбора Альтернативное решение Коэффициент согласия

Троллейбус Автобус среднего класса Автобус малого класса Автобус особо малого класса

Стоимость проезда 0,463 0,238 0,181 0,118 Wr0,742

Время движения 0,109 0,194 0,329 0,368 W2=0,687

Время ожидания 0,141 0,155 0,341 0,363 W3=0,507

Уровень комфорта 0,121 0,322 0,366 0,191 W4=0,489

6. «Ценность» альтернативных решений

Значение показателя Трол- лейбус Автобус среднего класса Автобус малого класса Автобус особо малого класса

А 0,185 0,220 0,328 0,267

при следующих ограничениях

ХМ,,, ^ \1,к I' Ь:

2=1

4

ХМ**,-

2=1

ХМ

1=1

где [С] — предельная сумма платы пассажирами за проезд на ПТС за календарный период;

—среднее количество поездок, совершаемых одним пассажиром за календарный период;

г/ п - ^дв ^

11де1 ~ . . — предельное значение времени

\У дв J

движения;

11пж | — предельное значение времени ожидания транспортного средства, являющееся функцией от интервала движения между ПТС;

[Н\ — предельное значение уровня комфортности.

Для решения этой задачи на условный экстремум, применив метод Лагранжа, получим функции спроса для различных типов ПТС:

Полученные функции позволяют прогнозировать спрос пассажиров на различные типы ПТС с целью оптимального размещения имеющихся транспортных средств на маршрутах.

Литература

1 Чернова, Г. Рыночное развитие автомобильных перевозок пассажиров должно быть управляемым / Г. Чернова, П. Куль-ко // Автомобильный транспорт. 2002. № 2. С. 4—5.

2 Гудков, В. А. Безопасность и экологичность маршрутного транспорта / В. А. Гудков, Ю. Я. Комаров, В. Н. Федотов // Грузовое и пассажирские автохозяйство. 2005. № 10. С. 43-46.

3 Бойко, Г. В. По плечу ли «маршруткам» безопасность и экологичность / Г. В. Бойко, С. В. Ганзин, А. А. Ревин // Грузовое и пассажирские автохозяйство. 2005. № 11. С. 62.

4 Рихтер, К. Ю. Статистические методы в транспортных исследованиях. М.: Транспорт, 1982. 72 с.

5 Колемаев, В. А. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: ИНФРА-М, 2001. 302 с.

6 Макаров, И. М. Выбор принципа построения сложной системы автоматического управления на основе экспертных оценок / И. М. Макаров, В. М. Озерной, А. П. Ястребов // Автоматика и телемеханика. 1971. № 1. С. 128—137.

7 Фишберн П. Теория полезности для принятия решений. М.: Наука, 1978. 352 с.

8 Замков, О. О. Математические методы в экономике / О. О. Замков, А. В. Толстопятенко, Ю. Н. Черемных. М.: Дело и Сервис, 2001. 365 с.

я =ь Рг