Скачать

Выбор схемы автобусных маршрутов в городах

Министерство образования РФ

Архангельский государственный технический университет

Кафедра эксплуатации автомобилей и машин лесного комплекса

Реферат

Выполнил: студент МФ-4-2

Перепёлкин Д.Ю. Проверил: Витязев М.В.

Архангельск

2004

Оглавление

ЗАДАЧА ВЫБОРА СХЕМЫАВТОБУСНЫХ МАРШРУТОВ В ГОРОДАХ. СУЩНОСТЬ ЗАДАЧИ

МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ СТЕПЕНИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВМЕСТИМОСТИ АВТОБУСОВ НА ЗАДАННОЙ СХЕМЕ МАРШРУТОВ

Литература

ЗАДАЧА ВЫБОРА СХЕМЫАВТОБУСНЫХ МАРШРУТОВ В ГОРОДАХ

СУЩНОСТЬ ЗАДАЧИ

Экономико-математические методы применяются и в планировании автобусных перевозок.

В 1963 г. в НИИАTе впервые задача выбора схемы городских автобусных маршрутов была решена как экономико-математическая. В дальнейшем постановка и методы решения этой задачи были в деталях усовершенствованы и создана соответствующая программа ее решения на ЭВМ. В 1984 г. Министерство автомобильного транспорта РСФСР утвердило разработанное НИИАТом. Руководство по составлению рациональных схем автобусных маршрутов в городах. В нем рекомендуется составлять с использованием ЭВМ рациональные схемы автобусных маршрутов для городов с населением 80—750 тыс. жителей и количеством маршрутов от 10 до 105, описан порядок организации работ по составлению таких схем, уточнению, сбору, и подготовке исходной информации, ее корректировке, анализу получаемых результатов и выбору окончательного варианта решения.

В основе решения задачи по выбору схемы автобусных маршрутов в городах лежат математические методы комбинаторного анализа. В данном случае используется предложенный В. А. Паршиковым метод с направленным отбором вариантов, который позволяет находить оптимальное решение в 95-98 случаях из 100. В остальных случаях, когда оптимального решения получить не удается, оно отклоняется от оптимального не более чем на 3%. Таким образом, это гарантирует получение приближенно оптимального решения.

В общем виде задача выбора схемы автобусных маршрутов в городах формулируется следующим образом.

Имеется транспортная сеть - улицы города, по которым возможно движение автобусов. Заданы крупные пункты зарождения и погашения пассажиропотоков — вершины и соединяющие их участки улиц — дуги транспортной сети. Установлены размеры пассажиропотоков между вершинами заданной транспортной сети, типы автобусов, обслуживающих намечаемые линии, и их характеристики.

Требуется определить такую схему автобусных маршрутов, чтобы суммарные затраты времени пассажирами на ожидание, проезд и пересадки были минимальными. При этом на решение могут быть наложены следующие ограничения: использование вместимости автобусов должно быть не ниже заданного коэффициента; интервал между отправлениями автобусов не может превышать заданной величины, различной для разных линий; протяженность маршрута должна быть не меньше минимальной и не больше максимальной длины, которая заранее задается; маршруты не должны начинаться и заканчиваться в тех вершинах, которые не могут быть использованы для организации конечных пунктов маршрутов; другие ограничения, вытекающие из местных условий каждого конкретного города.

Исходя из указанной формулировки задачи выбора схемы автобусных маршрутов в городах, для ее решения необходимы следующие основные исходные данные.

1. Карта города с транспортной сетью, состоящей из пунктов зарождения и погашения пассажиропотоков и улиц, соединяющих эти пункты, по которым возможно движение автобусов.

Под пунктами зарождения и погашения пассажиропотоков обычно понимаются транспортные микрорайоны города. При разбивке города на микрорайоны в первую очередь используются естественные и искусственные рубежи (реки, железнодорожные линии и т. п.). Транспортные магистрали при этом по возможности должны быть осями симметрии микрорайона, площадь которого составляет 250—350 га, что обеспечивает подход пассажиров к остановочным пунктам не более чем 700 м. Поэтому при решении данной задачи принимается, что пешие переходы до и от остановки зависят не от схемы маршрутов, а от разветвленности транспортной сети. В связи с этим общие затраты времени пассажирами на пешие передвижения принимаются постоянными, не зависимыми от схемы маршрутов, и поэтому в расчетах не учитываются. На транспортной сети указываются длина каждого ее участка и время следования автобуса по этим участкам.

2. Размеры пассажиропотоков между всеми пунктами (микрорайонами) города, которые определяются на основе анкетного обследования пассажиропотоков. При этом в каждой анкете указывается, откуда и куда (адрес или место начала и окончания передвижения) следует пассажир, что позволяет при обработке анкет определить соответствующие микрорайоны начала и окончания поездок пассажиров. Наиболее целесообразно маршрутную схему разрабатывать на основе трудовых и других поездок в утренние часы пик в зимнее время. Можно проводить выборочное анкетное обследование пассажиропотоков, что может значительно сократить его трудоемкость. Для обработки материалов анкетного обследования можно использовать электронно-вычислительную технику.

3. Используемая вместимость единицы подвижного состава с учетом заданного коэффициента наполнения, обеспечивающего предоставление пассажирам необходимых удобств поездки.

4. Время, затрачиваемое одним пассажиром на пересадки в каждом пункте.

5. Максимальные (и в некоторых случаях минимальные) интервалы движения автобусов.

6. Минимальный коэффициент использования вместимости автобусов по всей сети маршрутов в целом, обеспечивающий определенное эффективное использование имеющегося или планируемого парка автобусов.

Если необходимо учитывать дополнительные ограничения при расчете схемы автобусных маршрутов, о которых говорилось ранее, то необходимы исходные данные о возможной минимальной и максимальной протяженности маршрута и др.

Число возможных вариантов построения схемы маршрутов выражается очень большой величиной. Наилучшее решение находится где-то между двумя крайними вариантами.

Если микрорайоны связать непосредственно между собой прямыми маршрутами, тогда при поездках все пересадки будут полностью исключены. При этом количество маршрутов будет наибольшее: т = ((n -1)n)/2, где n - число микрорайонов.

Так, если имеется 30 районов, то максимальное количество маршрутов может составить 435. Однако при большом числе автобусных маршрутов пассажиропотоки, приходящиеся на каждый из них, будут мелкими и при условии заданного использования вместимости автобусов, последние будут двигаться на линии с большими интервалами, что вызовет потери времени пассажиров на ожидание автобусов на остановках.

Другим крайним вариантом при простейшем линейном расположении микрорайонов является вариант, когда маршруты назначаются только между соседними микрорайонами и их число будет m= n-1, т. е. при 30 микрорайонах таких маршрутов будет 29. Однако при этом будут иметь место максимально возможное число пересадок пассажиров и соответствующие этому затраты времени на пересадки.

Таким образом, необходимо выбрать определенную комбинацию прямых и участковых маршрутов, которая обеспечивала бы минимальные суммарные затраты времени пассажиров на поездки. Общее количество таких комбинаций в этой задаче равно 2(n-1)n-1, т. е. является очень большим. При больших значениях n расчет всех вариантов невозможен. Метод комбинаторного анализа с направленным отбором вариантов позволяет путем расчета части вариантов найти наилучший из них.

МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

Методику расчета схемы автобусных маршрутов в городах рассмотрим на условном, несколько упрощенном примере. Упрощение состоит в том, что в примере не учитываются все возможные ограничения, которые могут быть в реальных условиях того или иного города, однако основные из них в данном примере заданы.

Транспортная сеть рассматриваемого примера представлена на рис.1. Цифры в кружках обозначают номера пунктов (центров микрорайонов). Цифры в середине участков сети указывают время движения автобусов по данному участку а минутах, а цифры в скобках- длину участка в километрах.

Корреспонденция пассажиропотоков в расчетный период пик, принятый в данном примере равным 1 ч, представлена в табл.1. Эта таблица составляется на основе обработки результатов обследования пассажиропотоков.

Таблица 1

Все маршруты обслуживаются одним типом автобусов, вместимость каждого из которых с учетом коэффициента наполнения составляет 40 чел. Максимальный интервал между отправлениями автобусов задан равным Imax=12 мин. Время движения между пунктами в обе стороны принято равным, хотя в общем случае оно может быть различным. Время, затрачиваемое одним пассажиром на пересадку в каждом пункте, следующее:

Номер пункта……………………………….1 2 3 4 5 6 7 8

t,пер,мин…………………………………… 2 3 3 5 4 4 5 3

Рисунок 1. Транспортная сеть Рисунок 2. Определение кратчайших путей

Разработка схемы автобусных маршрутов состоит из нескольких этапов.

Этап I. Определение кратчайших (по времени) путей между пунктами (микрорайонами). Этот этап выполняется с помощью метода расчета кратчайших расстояний. Результаты расчетов записывают в таблицу 2, где в соответствующих клетках в верхнем левом углу указаны пункты, через которые проходит кратчайший путь, а внизу - время следования между начальным и конечным пунктами. Из таблицы 2 видно, что кратчайший путь из пункта 1 в пункт 4 проходит через пункты 7 и 3, и время следования (без учета времени на пересадки) составляет 63 мин.

На рисунке 2 дуги со стрелками показывают кратчайший путь от пункта 1 ко всем остальным пунктам.

Расчеты кратчайших путей выполняют по всем пунктам, каждый из которых последовательно принимается за начальный, а результаты вносят в таблицу 2, где выявлены все кратчайшие по времени следования маршруты между всеми пунктами транспортной сети.

Этап II. Установление исходной маршрутной схемы. В качестве исходной маршрутной схемы принимается схема, в которую входят маршруты, удовлетворяющие достаточному условию назначения беспересадочных сквозных маршрутов, а также участковые маршруты, не совпадающие ни с одним сквозным маршрутом. В качестве сквозного рассматривается маршрут, соединяющий центры трех и более микрорайонов по кратчайшему пути, исходя из затрат времени на следование пути.

Достаточным условием для назначения сквозного маршрута является удовлетворение естественного требования, чтобы время ожидания пассажиром автобуса на начальном пункте маршрута было бы меньше или равно времени, которое он должен затратить в пункте пересадки, если такого маршрута не будет, т. е. будет выдержано следующее соотношение:

где κ-коэффициент неравномерности подхода пассажиров к остановке (принимается равным 0,5); q-используемая вместимость автобуса (в нашем примере принята 40 чел.);

Тр - продолжительность расчетного периода суток, мин (в нашем примере она равна 60 мин);

ρ- коэффициент внутричасовой неравномерности пассажирского потока (принимается равным 1,1); Рi j - число пассажиров, проезжающих между конечными пунктами назначаемого маршрута в направлении максимального пассажиропотока; tпl - затраты времени одного пассажира на пересадку в пункте l, имеющем минимальную продолжительность пересадки по сравнению с другими промежуточными пунктами на пути между начальным i и конечным j пунктами назначаемого сквозного маршрута в направлении максимального пассажиропотока.

Таблица 2