Транспортная модель г. Пензы

УДК 551.5.001.57

ТРАНСПОРТНАЯ МОДЕЛЬ Г. ПЕНЗЫ А. Ю. Муйземнек, А. Н. Карпухин, М. А. Косова

TRANSPORT MODEL PENZA-CITY А. Yu. Muyzemnek, А. N. Karpukhin, М. А. Kosova

Аннотация. Актуальность и цели. Актуальной задачей транспортной системы является максимальное удовлетворение транспортных потребностей при минимальных затратах. Уровень развития транспортных систем городов значительно влияет на социально-экономическое развитие страны. Цель работы - проанализировать транспортные проблемы в г. Пензе и найти пути их решения. Материалы и методы. Решение транспортных проблем было достигнуто путем транспортного планирования, которое включает три уровня: макро-, мезо- и микроуровень. Результаты. Представлено описание транспортной модели г. Пензы на макро- и микроуровнях. Дана оценка транспортной доступности в городе. Предложены рекомендации по решению транспортных проблем и совершенствованию организации дорожного движения. Выводы. Использование современных программных средств позволяет осуществить стратегическое транспортное планирование, которое может использоваться при совершенствовании транспортной инфраструктуры г. Пензы. Важным преимуществом использования компьютерных транспортных моделей становится возможность количественной оценки всей транспортной системы. Это важно, так как всегда есть выбор наилучшего варианта, который следует реализовывать.

Ключевые слова: транспортная модель г. Пензы, транспортное планирование, транспортная доступность, компьютерное моделирование, модели макро-, мезо- и микроуровня, модель спроса на транспорт, модель улично-дорожной сети, модель общественного транспорта.

Abstract. Background. Actual task of the transport system is to meet the transport needs at the lowest cost. The level of development of transport systems of cities significantly affect the socio-economic development of the country. Purpose - to analyze traffic problems in the city of Penza, and to find ways to solve them. Materials and methods. Transportation problems was achieved by transport planning, which includes three levels: macro, meso and micro level. Results. The description of the transport model, Penza at the macro and micro levels. The estimation of transport accessibility in Penza. Recommendations to address traffic problems and improve the organization of traffic in the city of Penza. Conclusions. The use of modern software allows strategic transport planning, which can be used for the improvement of transport infrastructure in Penza. An important advantage of the use of computer models of transport becomes a measure of the entire transport system. This is important, since there is always a selection of the best option, which should be implemented.

Key words: transport model Penza, transport planning, transport accessibility, computer modeling, model macro, meso and micro-level, model of transport demand, the model of the road network, the model of public transport.

Транспортная система городов включает транспортную инфраструктуру, транспортные предприятия, транспортные средства и систему управления дорожным движением. Транспортная система обеспечивает согласованное развитие и функционирование всех видов транспорта с целью максимального удовлетворения транспортных потребностей при минимальных затратах.

Уровень развития транспортных систем городов является одним из важных факторов, который влияет на социально-экономическое развитие страны. Совершенствование транспортной системы повышает качество жизни горожан, увеличивает рост занятости, укрепляет бюджет города, развивает бизнес и привлекает инвестиции. В г. Пензе, как и в других городах мира, существуют транспортные проблемы, основными из которых являются:

- низкая транспортная доступность;

- высокая аварийность на дорогах;

- низкая рентабельность перевозок, осуществляемых на муниципальном общественном транспорте.

Системный подход к решению транспортных проблем - это осуществление на государственном уровне сложной интегрированной политики на основе синтеза систем управления транспортом, градостроительства, землепользования и организации дорожного движения, реализуемой через соответствующие отраслевые и правовые базы. Только такой синтез управления становится необходимым условием ликвидации транспортного коллапса в крупных городах.

Анализ мирового опыта решения транспортных проблем крупных городов свидетельствует о том, что основными путями решения транспортных проблем являются:

- строительство новых транспортных магистралей, в том числе в нескольких уровнях;

- совершенствование существующей улично-дорожной сети;

- использование современных технических средств организации дорожного движения;

- совершенствование системы управления дорожным движением;

- совершенствование организации работы общественного транспорта, включая создание новых и изменение существующих маршрутов для автобусов большой вместимости.

Реализация перечисленных путей решения транспортных проблем может основываться на использовании результатов компьютерного моделирования транспортных процессов или транспортного планирования. Считается, что транспортное планирование включает три уровня: макро-, мезо- и микроуровень.

Совершенствование транспортной системы г. Пензы предполагает создание транспортной модели на макроуровне. Наличие транспортной модели позволяет планировать транспортную систему города. Транспортная модель г. Пензы на макроуровне была создана в программе VISUM [1, 2], а компьютерная модель аварийно-опасных участков улично-дорожной сети - в программе VISSIM [3].

Транспортная модель включает:

- модель спроса на транспорт;

- модель улично-дорожной сети;

- модель общественного транспорта;

- модель рентабельности;

- модель загрязнения окружающей среды.

Для разработки модели спроса на транспорт были использованы данные статистики по транспортным районам (население, трудящиеся, учащиеся,

рабочие места в сфере услуг, ученические места) и данные транспортных структур (скорость движения автомобилей на участках улично-дорожной сети, количество полос, светофорные циклы, маршруты общественного транспорта, расписание общественного транспорта, разрешенные повороты и улично-дорожная сеть рассматриваемого района).

Модель спроса на транспорт основывается на стандартной четырехста-дийной модели спроса. Она предполагает создание транспортного движения, распределение транспорта по выбору цели, выбор режима по выбору системы транспорта и перераспределение по выбору маршрута.

При разработке модели спроса на транспорт в г. Пензе применялись данные о перемещениях жителей города за сутки в будний день по слоям спроса. Всего было выделено 25 слоев спроса, в дальнейшем их объединили в 10 слоев. Объем транспортного потока из источника для того или иного слоя спроса в районе зависит от структурных или демографических параметров района, которые описывают интенсивность действия источника.

Была проведена комбинация слоев спроса и данных статистики и определено количество референтных лиц. По результатам рассчитана степень создания и притяжения. Было проведено обследование транспортных районов в г. Пензе и выделено восемь основных транспортных районов - Арбеково, Ульяновская, Заря, Заречный, Ахуны, ГПЗ, Терновка и Центр. На основе результатов обследования рассчитано количество референтных лиц в каждом транспортном районе.

На основе обследования была создана модель улично-дорожной сети г. Пензы, которая включала восемь транспортных районов, соединенных между собой узлами и отрезками. Обследование проводилось на основных магистралях в периоды наибольшей загрузки движением транспорта - с 8 до 14 часов в рабочие дни недели (кроме субботы, воскресенья и праздничных дней). В обследование не включались дороги (или их участки), находящиеся во «внештатном» состоянии (ремонт, реконструкция, специальные мероприятия и т.д.).

Модель общественного транспорта состоит из основных маршрутов движения общественного транспорта и расписания движения автобусов, троллейбусов и маршрутных такси.

На основе использования созданной компьютерной модели были получены и подвергнуты анализу следующие результаты:

- суточная интенсивность транспортных потоков индивидуального и общественного транспорта;

- часовая интенсивность транспортных потоков, включая часовые интенсивности движения потоков индивидуального и общественного транспорта в часы пик.

Была дана оценка транспортной доступности в Пензе. Рассматривалась парная транспортная доступность из произвольной точки в центр города. В качестве центра города был выбран Пензенский государственный университет. На рис. 1 представлены изохроны транспортной доступности в городе. Выделены наиболее удаленные области, имеющие наименьшую транспортную доступность. Время поездки из этих областей в центр города превышает 50 минут.

Рис. 1. Транспортная доступность в г. Пензе

На основе макромодели г. Пензы были созданы микромодели аварийно-опасных участков улично-дорожной сети: на пересечении пр. Строителей и ул. Стасова (рис. 2) и на пересечении ул. К. Маркса и ул. Володарского (рис. 3). На основе результатов моделирования на микроуровне выработаны рекомендации по совершенствованию организации дорожного движения на рассматриваемых перекрестках.

Создание ЗБ-модели всей улично-дорожной сети города как результат процесса моделирования является основой для будущих проектов по микромоделированию отдельных ее участков. ЗБ-визуализация проектов улучшает восприятие отдельных инженерных решений и привлекает людей, интересующихся вопросами организации дорожного движения в городе.

Рис. 2. Транспортное движение на пересечении пр. Строителей и ул. Стасова

Рис. 3. Транспортное движение на пересечении ул. К. Маркса и ул. Володарского

Таким образом, в процессе выполнения работы:

- рассмотрен мировой и российский опыт в решении транспортных проблем;

- разработана транспортная модель г. Пензы;

- на основе компьютерного моделирования транспортных потоков разработаны рекомендации по совершенствованию организации дорожного движения в городе.

Направлениями дальнейших исследований являются:

- создание транспортной модели с большим числом транспортных районов г. Пензы;

- калибровка транспортной модели;

- использование транспортной модели для оперативного планирования дорожного движения;

- использование транспортной модели для прогнозирования транспортных потоков в ближнесрочной и дальнесрочной перспективе;

- использование транспортной модели для экспертизы решений по совершенствованию транспортной инфраструктуры.

Список литературы

1. Руководство пользователя РТУ^БЮпУКиМ 11.5. Основы. - Кег^гиИе : РТУ Лв, 2011. - 912 с.

2. Руководство пользователя РТУ^БЮпУКиМ 11.5. Применение. - КегкгиИе : РТУ Лв, 2011. - 1879 с.

3. Руководство пользователя РТУ^юпУ^Ш 5.40. - КегкгиИе : РТУ Лв, 2011. -830 с.

Муйземнек Александр Юрьевич доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической и прикладной механики и графики, Пензенский государственный университет E-mail: muyzemnek@yandex.ru

Карпухин Артем Николаевич

студент,

Пензенский государственный университет E-mail: mr-karpuhin@yandex.ru

Косова Мария Александровна

студентка,

Пензенский государственный университет E-mail: kosova.masha@mail.ru

Muyzemnek Alexander Yuryevich doctor of technical sciences, professor, head of sub-department of theoretical and applied mechanics and graphics, Penza State University

Karpukhin Artem Nikolaevich student,

Penza State University

Kosova Maria Alexandrovna

student,

Penza State University

УДК 551.5.001.57 Муйземнек, А. Ю.

Транспортная модель г. Пензы / А. Ю. Муйземнек, А. Н. Карпухин, М. А. Косова // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2014. -№ 4 (12). - С. 129-134.