В данной статье речь пойдет о математической модели и программе, с помощью которой можно определить не только оптимальный интервал движения пассажирского транспорта, но и получить информацию о реальной ситуации на маршруте в любой момент времени: то есть местоположение автобуса, количество пассажиров на остановке, расписание движения автобусов на каждой остановке.
Организация городских пассажирских перевозок является одной из серьезных проблем, решение которой обеспечивает жизнедеятельность современных городов. В настоящее время около 52,9% граждан Республики Казахстан проживают в городах. Поэтому вопросы пассажирских перевозок затрагивают интересы подавляющего большинства населения.
Для обеспечения оптимального наполнения подвижного состава, соответствующего колебаниям пассажирских потоков, должны меняться количество, вместимость и распределение подвижного состава по транспортной сети. Идеальным было бы непрерывное корректирование распределения подвижного состава по маршрутам во времени в соответствии с непрерывно меняющимся спросом на пассажирские перевозки, чтобы на любом перегоне любого маршрута постоянно выдерживать равенство между запросами на перевозки и их обеспечением. Но в настоящее время для всех систем маршрутизированного транспорта применяют опережающее дискретное планирование распределения подвижного состава по маршрутам, поэтому условия равенства запросов на перевозки и их удовлетворения могут быть выполнены только с той или иной степенью приближения, хотя и сглаживаются дифференцированным выпуском на линию и регулированием движения. Отметим, что основными характеристиками работы автобусов на маршрутах являются частота и интервал движения.
Для перевозки пассажиров могут быть использованы автобусы различных моделей и вместимости. Однако эффективность использования их далеко не одинакова, если номинальная вместимость не будет соответствовать фактической пассажиронапряженности на маршруте. Использование автобусов малой вместимости при большой мощности пассажиропотоков увеличивает необходимое количество транспортных средств, повышает загрузку улиц и потребность в водителях. Применение же автобусов большой вместимости на направлениях с пассажиропотоками малой мощности приводит к значительным интервалам движения автобусов и к излишним затратам времени пассажиров на ожидание.
Интервал движения, как и число автобусов на линии, изменяется по часам движения в зависимости от величины пассажиропотоков. Для определенного времени суток интервал движения может быть различным.
Из всего сказанного следует, что для определения оптимального интервала движения автобусов требуется учитывать целый ряд факторов и показателей, полученных в результате статистического обследования пассажиропотоков на каждом маршруте. Необходимо знать, какая наполняемость автобусов на том или ином участке маршрута, отсюда определить потребность в автобусах на линии. Число автобусов на линии должно удовлетворять определенным условиям. С одной стороны, пассажиры не должны ждать его долго, иначе они воспользуются другим видом транспорта и автопарк понесет убытки. С другой стороны, если автобусы будут ходить слишком часто, то количество пассажиров будет недостаточным, чтобы окупить стоимость бензина, зарплату водителя и кондуктора и другие расходы, связанные с содержанием автобуса.
Предлагаемая математическая модель и основанная на ней программа позволяют подобрать такой интервал движения автобусов, чтобы удовлетворить запросы пассажиров и получить максимальную прибыль. Полученные результаты расчета помогут не только определить оптимальный интервал движения, но и дадут ответ на вопрос, автобусы какой вместимости необходимо выпускать на маршрут в то или иное время суток. После запуска программы, пользователь видит перечень маршрутов и остановок, а также настройки моделирования в главном окне программы, в этом окне пользователь может добавить и удалить маршруты и остановки, а также отредактировать их значения. Изображение главного окна программы представлено на рисунке 1.
Рисунок 1 - Главное окно программы
Карту можно просмотреть, щелкнув по ней двойным щелчком левой кнопкой мыши, после этого появится окно с увеличенной картой (представлено на рисунке 2).
Рисунок 2 - Увеличенная карта маршрута
В процессе моделирования сначала рассчитывается количество автобусов, которое может присутствовать на маршруте при данных параметрах моделирования. Это делается так: сначала суммируется время между всеми остановками, а затем делится на интервал.
Процессы моделирования проходят от текущего интервала, заданного пользователем в начале моделирования, до 25, и если подходящий результат найден, то он выводится в ответ. Результат считается подходящим, если наполняемость автобуса больше 70% и отношение неудовлетворенных пассажиров к перевезенным и неудовлетворенным меньше 15%. Если подходящих результатов несколько, то выбирается наиболее оптимальный результат (наполняемость стремится к 100%, отношение неудовлетворенных пассажиров к перевезенным и неудовлетворенным стремится к 0%). Если подходящий результат не найден, то выводится результат заданного пользователем начального интервала и рекомендация к последующим действиям.
После проведения всех процессов моделирования пользователю открывается окно с результатами моделирования, которое изображено на рисунке 3. В окне представлены общие результаты моделирования, а также дополнительные функции, расположенные на отдельных кнопках. Пользователь может просматривать трассировочные данные моделирования либо вручную прокручивая их в окне вывода, либо найти необходимые, задав время и нажав на кнопку «Определить местонахождение автобуса», после чего будут выведены только те данные, которые соответствуют заданному времени. Окно результатов будет выглядеть так, как представлено на рисунке 4.
Рисунок 3 - Окно с результатами моделирования
Рисунок 4 - Определение местонахождения автобусов
Кнопка «Посмотреть графики» открывает окно с графиками не вместившихся пассажиров в автобус по остановкам и средней наполняемости автобусов в момент их подхода к остановкам. Внешний вид окна с графиками представлен на рисунке 5.
Рисунок 5 - Графики результатов моделирования
Можно также просмотреть расписание подхода каждого автобуса к каждой остановке на карте, для этого нужно нажать на кнопку «Просмотреть результаты на карте», а затем щёлкнуть левой кнопкой мыши по синему кружку, обозначающему выбранную остановку, и откроется окошко с расписанием подхода автобусов к выбранной остановке. Общий вид представлен на рисунке 6.
Рисунок 6 - Расписание подхода автобусов к остановке
Также, задав время и нажав на кнопку «Количество пассажиров», можно просмотреть количество пассажиров на остановках на графике в заданный момент времени. Предполагается, что эта опция будет полезна диспетчеру для принятия решения о выпуске большего количества автобусов или о выпуске автобусов большей вместимости в часы пикового количества пассажиров ( рисунок 7).
Рисунок 7 - Количество пассажиров на остановках в заданный момент времени
Использование предложенной программы в автобусном парке № 1 г. Павлодара позволит сократить на 15-20% расход топлива и оптимизировать графики маршрутов автобусов в целях сокращения эксплуатационных затрат.