Совершенствование пассажироперевозок на основе выбора рациональной структуры внутригородских перемещений
На правах рукописи
КОРОБОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
Совершенствование пассажироперевозок на основе выбора рациональной структуры внутригородских перемещений
Специальность 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Тюмень – 2009
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет» на кафедре «Автомобили и автомобильное хозяйство».
| Научный руководитель: | доктор технических наук, профессор Данилов Олег Федорович. |
| Официальные оппоненты: | доктор технических наук, профессор Карагодин Виктор Иванович, |
| кандидат технических наук, доцент Петров Артур Игоревич. | |
| Ведущая организация: | Управление по транспорту Администрации города Тюмени |
Защита состоится «12» ноября 2009 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.273.04 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г.Тюмень, ул.Володарского, 38, зал им. А.Н. Косухина.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского
государственного нефтегазового университета.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета, а также по e-mail: [email protected], [email protected].
Автореферат разослан «_9_» октября 2009 г.
Телефон для справок (3452) 20-93-02, 41-68-65.
| Ученый секретарь диссертационного совета | П.В. Евтин |
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Общеизвестны проблемы городов, связанные с использованием транспорта. Это пробки на дорогах, неблагоприятная экология, высокий уровень дорожно-транспортных происшествий, большие затраты на организацию перевозок. Решать эти проблемы можно, имея четкое представление об организации перемещения людей в городе. Все способы перемещения можно разделить на три категории: пешее, городским общественным транспортом, личным автомобильным транспортом.
Предпочтения жителей города в выборе способов перемещения во многом определяются временем и стоимостью. Важным при этом являются также комфорт и технико-экономические показатели. Если установить, что влияет на выбор способа перемещения и как можно регулировать выбор населения, то можно решить целый ряд задач управления пассажироперевозками в городе: социальных, экономических, технологических. При этом к социальным можно отнести стратегическое планирование объема пассажироперевозок, обоснование льготной политики перевозок, формирование экологической политики на транспорте. В экономической области – определение уровня дотаций и субвенций на перевозки, формирование рационального тарифа. Технологическими являются определение рационального типажа подвижного состава автобусов, численности автобусов того или иного типа.
До настоящего времени исследователями не предложено совершенного метода определения доли городского общественного транспорта (ГОТ) в общем объеме перемещений населения города, достаточно точно учитывающего технико – экономические и технологические факторы, влияющие на выбор. Не разработан также инструментарий для реализации задач оперативного, тактического и стратегического управления структурой внутригородских перемещений. Все это и определяет актуальность настоящего исследования.
Цель исследования: повышение эффективности использования городского общественного транспорта на основе выбора рациональной структуры перемещений населения города.
Объект исследования: структура внутригородских перемещений населения.
Предмет исследования: доля перемещения населения городским общественным транспортом в общем балансе перемещений.
Задачи исследования.
- Сформировать целевую функцию и разработать модель выбора населением города способа перемещения в зависимости от дальности перемещения.
- Определить границы предпочтительного выбора жителями города пешего способа перемещения, перемещения на городском общественном транспорте, на личном транспорте от расстояния.
- Определить вероятность выбора населением города пешего перемещения, передвижения на городском общественном транспорте, на личном транспорте при различном уровне доходов населения.
- Разработать математическую модель структуры перемещений городского населения для определения доли каждого вида перемещения в зависимости от душевого дохода жителей и вероятности выбора того или иного способа перемещения от расстояния.
- Провести экспериментальные исследования, на основе которых установить характер законов распределения и рассчитать параметры законов распределения расстояния перемещения и душевого дохода населения города.
- Разработать инструментарий для реализации задач оперативного, тактического и стратегического управления структурой внутригородских перемещений.
Научная новизна.
- Предложена математическая модель выбора населением города пешего способа перемещения, передвижения на городском общественном транспорте, на личном транспорте от расстояния.
- Предложены зависимости для расчета составляющих модели выбора способа перемещения от дальности.
- Определены границы выбора способа перемещения жителей города от расстояния перемещения.
- Рассчитаны вероятности и построены графики вероятностей выбора способа перемещения населением от душевого дохода в выбранных предпочтительных границах дальности перемещения.
- Сформирована модель структуры перемещений городского населения, на которой рассчитаны доли пешего перемещения, передвижения на городском общественном транспорте и личном транспорте в зависимости от душевого дохода жителей.
- Разработаны алгоритмы и программы для экономического и технологического управления структурой внутригородских перемещений.
Практическая ценность. На основе разработанных моделей созданы инструментальные средства (АРМ «Эффективность 01») для реализации задач оперативного, тактического и стратегического управления структурой внутригородских перемещений, что способствует в итоге повышению качества жизни горожан, во-первых, и качества управления устойчивым развитием города, во-вторых.
Реализация результатов работы. На основе установленных закономерностей разработано алгоритмическое, программное и аппаратное обеспечение задачи повышения эффективности транспортного обслуживания населения г. Тюмени. Разработанный с участием автора программно-аппаратный комплекс (АРМ) «Эффективность 01» внедрен в практику работы Управления транспорта администрации г.Тюмени. Базовые модели и алгоритмы использованы в учебном процессе Тюменского государственного нефтегазового университета (лабораторный практикум по дисциплинам ОМНИ, ИОиМ специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство»).
На защиту выносятся:
- Математическая модель выбора городским населением способа перемещения от расстояния.
- Математическая модель структуры перемещения городского населения от душевого дохода с учетом вероятности выбора способа перемещения от его дальности.
- Результаты экспериментальных исследований статистических законов распределения расстояния перемещения и душевого дохода населения.
- Разработанное алгоритмическое, программное обеспечение задач управления структурой перемещения городского населения.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на региональной научно-практической конференции «Новые технологии в системах транспорта» – Тюмень, 2007 г.; Материалы. на Международной научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» – Тюмень, 2007 г.; на Международной научно-технической конференции «Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли» – Тюмень, 2007 г.; на научно – практической конференции «Транспортный комплекс – 2008» - Тюмень 2008 г.; на всероссийской научно – практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы эксплуатации систем транспорта»- Тюмень 2008 г.
Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 12 статьях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Объем работы составляет 133 страниц печатного текста, в том числе 8 таблиц, 43 иллюстрации (рисунка), списка использованных источников из 166 наименований и приложений.
Содержание работы.
Во введении показаны актуальность и цель исследования, раскрываются научная новизна и практическая ценность работы, дается общая характеристика исследования, сведения о результатах ее апробации, основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе выявлены проблемы крупных городов, связанные с дорожным движением и перевозкой населения общественным и личным транспортом. Выделены основные способы внутригородских перемещений, к которым относятся пешее, городским общественным транспортом и личным автомобильным транспортом. Определены факторы выбора способа перемещения – время, стоимость, комфорт, технико – экономические показатели. Сформулированы ключевые вопросы управления перемещением людей в городе: «Каково предпочтение жителей города?»; «Что влияет на выбор способа перемещения?»; «Как можно управлять выбором населения?»; «Как использовать результаты в практике управления городскими перевозками?». Получение ответов на эти вопросы позволит решать такие задачи, как стратегическое планирование объема пассажироперевозок ГОТ, обоснование льготной политики на транспорте в городе, обоснование экологической политики. Кроме того это важно при принятии решений по определению уровня дотаций и субвенций на перевозки, определению рационального перевозочного тарифа, выбору рациональной структуры подвижного состава ГОТ.
Во второй главе разработана общая методика исследования. Проведен анализ моделей транспортной подвижности населения. Сформирована модель выбора способа перемещения городского населения. Разработана модель структуры внутригородских перемещений. Определены границы выбора способа перемещения от расстояния. Произведено формирование зависимостей расчета составляющих модели выбора от дальности перемещения. Определена вероятность выбора способа перемещения от душевого дохода.
Общая методика исследований предполагает четыре основных этапа. Первый из них посвящен анализу состояния вопроса, постановке целей и разработке задач исследований. На втором этапе осуществляются теоретические исследования, в рамках которых разрабатываются математические модели, формируется алгоритмическое обеспечение для решения задач управления ГОТ. Экспериментальные исследования заключаются в сборе и обработке статистического материала на основе планирования эксперимента по исследованию дальности перемещения, душевого дохода, технико-эксплуатационных характеристик маршрутной сети города Тюмени. На последнем этапе алгоритмизирована процедура выбора параметров оперативного тактического и стратегического управления структуры общегородских перемещений, на основе которых разработано автоматизированное рабочее место главного специалиста транспортного управления города, а также произведен расчет эффективности результатов исследований.
Составлением моделей транспортной подвижности населения занимались многие авторы. С.А. Ваксманом предложено уравнение, описывающее связь между подвижностью населения и средними затратами времени на передвижение. Им же описана зависимость подвижности населения от удельного веса лиц, совершающих два передвижения в сутки. Я. Цибулка определяет долю выбора индивидуального автотранспорта в зависимости от степени относительной важности фактора времени, расходов на поездку и фонда заработной платы.
Модели, описывающие связь подвижности населения с его численностью, площадью застроенной территории и обеспеченностью населения подвижным составом предложили А. Е. Роговин и А. В. Куликова.
В.А. Гудков создал модели зависимости транспортной подвижности населения от изменения среднемесячной зарплаты одного работающего, от длины маршрутной сети, от численности работающих и доходов населения, от провозной возможности общественного маршрутного транспорта, численности населения и тарифной платы за проезд.
Рекомендуемые нормативы среднегодовой подвижности одного городского жителя для различных субъектов Российской Федерации в виде таблиц подвижности разработаны Я.И.Шефтером.
Уравнение, описывающее совместное влияние провозной способности и тарифа на уровень удельного объема перевозок ГОТ, предложено А.С. Михайловым. Им же разработан критерий выбора того или иного способа передвижения.
где: A1i – затраты времени, не зависящие от расстояния перемещения, час;
A2i – затраты времени на единицу длины перемещения, час/км;
A3i – издержки на единицу длины перемещения, руб/км;
A4i – издержки, не зависящие от длины перемещения, руб;
L – расстояние перемещения, км;
D – душевой доход субъекта перемещения, руб/час;
i – номер альтернативы выбора (1 – ПП, 2 – ГОТ, 3 – ЛТ).
На основе критерия и имитационной модели поведения потребителя на рынке транспортных услуг А.С.Михайлов определяет вероятность выбора населением способа перемещения. Однако, следует отметить, что предложенный аппарат и механизм расчета не учитывает технико – экономические и технологические факторы, влияющие на выбор, и не позволяет использовать его для определения доли ГОТ в общем объеме перемещений населения города.
В основе выбора способа перемещения в работе лежит математическая модель выбора. Она базируется на критерии, предложенным профессором Михайловым, однако при этом требуется существенное уточнение и модернизация его составляющих.
В общем виде она состоит из четырех слагаемых. В случае пользования городским общественным транспортом - первое из них характеризует время подхода к остановке и время ожидания транспорта. Второе слагаемое - это время движения в автобусе. Третье – характеризует затраты на проезд пассажира в автобусе на 1 км пути движения. Четвертое – учитывает издержки пассажира за проезд в случае его пересадки в другой автобус.
Основными переменными здесь являются длина перемещения и величина душевого дохода. К вычисляемым постоянным относятся коэффициенты А1i, А2i, А3i, А4i. Здесь А1i – затраты времени не зависящие от расстояния перемещения; А2i – затраты времени на единицу длины перемещения; А3i – издержки на единицу длины перемещения; А4i – издержки не зависящие от длины перемещения.
Формулы расчета коэффициентов модели следующие.
,
где: Pпеш – время подхода к остановке, час.
Vпеш – скорость пешехода, км/час.
PMS – плотность застройки, км/км2.
LPS – расстояние до остановки, км.
Pож – время ожидания, мин.
ож – постоянная ожидания, час.
Квл – коэф. выпуска на линию;
– коэф. вариации интервала движения;
Кпер – коэф. пересадочности;
Рбп – вероятность безопасности поездки.
,
где: Lпарк – расстояние до парковки, км.
.
,
где: Vс – средняя скорость автобуса в маршрутной сети города, км/час.
,
где: Pлич– количество автомобилей, ед.
Vлич– средняя эксплуатационная скорость автомобиля в городе, км/час.
,
где: Т0 – базовый тариф, руб.
Pбп – доля льготных категорий.
,
где: Цавт– средняя цена автомобиля, руб.
Тсл – срок эксплуатации, лет.
Згод – годовые затраты на эксплуатацию, руб.
Рвмен – доля городских поездок, ед.
Nгод – количество поездок в год, ед.
Спосл – дополнительные затраты, руб.
Автором внесены следующие изменения в толкование и расчет коэффициентов А12, А22, А42.
В коэффициенте А12 конкретизировано время подхода и отхода к остановочному пункту и время ожидания автобуса с учетом нерегулярности движения автобусов, отказа автобуса на линии, необходимости пересадки пассажира. В коэффициенте А22 уточнена эксплуатационная скорость движения автобуса с учетом отстоя на конечном пункте. Коэффициент А42 в нашей модели учитывает затраты пассажира, связанные с покупкой второго билета при отказе автобуса и пересадке пассажира в другой автобус.
Результаты расчетов коэффициентов для разных способов перемещения приведены в табл.1. Они основаны на учете конкретных условий г. Тюмени.
Как уже было отмечено, модель выбора способа перемещения имеет две переменные, это дальность перемещения L и душевой доход субъекта перемещения D. При заданном D модель имеет вид прямой линии.
.
Таблица 1.
Коэффициенты модели для различных способов перемещения.
| Коэффициент | Пешее перемещение | Перемещение на ГОТ | Перемещение на личном транспорте |
| А1, час. | 0 | 0,3562 | 0,1125 |
| А2, час./км. | 0,375 | 0,05393 | 0,02941 |
| А3, руб./км. | 0 | 0 | 1,46 |
| А4, руб. | 0 | 0 | 33,274 |
Основываясь на результатах расчета, построены три зависимости для каждого вида перемещения. Точки пересечения этих прямых характеризуют границы выбора способа по минимальному времени перемещения (рис.1.).
Границы дальности перемещения определяются приравниванием критериев К1 и К2 (граница от пешего перемещения к перемещению на городском общественном транспорте), К2 и К3 (граница предпочтений к поездкам на личном транспорте).
Изменение const. душевого дохода D приведет к изменению и граничных точек выбора способа перемещения. Таким образом, меняя величину D, мы каждый раз можем находить свою новую границу между способами перемещения. Другими словами, каждой величине душевого дохода соответствуют свои границы способа перемещения. В этом случае мы можем говорить о вероятности выбора способа перемещения населением города в зависимости от среднего душевого дохода.
Границы дальности перемещения определяются приравниванием критериев К1 и К2 (граница от пешего перемещения к перемещению на городском общественном транспорте), К2 и К3 (граница предпочтений к поездкам на личном транспорте).
Рисунок 1. Границы выбора способа перемещения
Граница LGR1 определяется из условия К1 = К2 (D = const)
,
тогда
.
Граница LGR2 определяется из условия К2 = К3 (D = const)
,
тогда
.
Вероятность определяется как интеграл функции (L) по d(L) в заданных границах. Априори, на основе анализа ранее проведенных исследований в этой области известно, что наиболее характерным законом распределения при оценке вероятности наступления события статистической величины «душевой доход» или «дальность перемещения» является закон Вейбулла. В работе это было принято в качестве гипотезы и далее подтверждалось экспериментальными исследованиями.
Таким образом, находя интеграл (L)d(L) в границах от нуля до LGR1 для закона Вейбулла мы можем получить кривую вероятности выбора пешего способа перемещения при различных величинах душевого дохода.
.
Интегрируя в границах от LGR1 до LGR2, строим кривую вероятности выбора перемещения на городском общественном транспорте.
.
Ну и наконец, вычитая из единицы значение вероятностей F1 и F2 получаем точки кривой вероятности выбора личного транспорта.
Точки пересечения вероятностных кривых характеризуют границы выбора населением способа перемещения в зависимости от душевого дохода (рис.2).
Рисунок 2. Графики вероятности выбора способа перемещения населением г.Тюмени
Общеизвестно, что площадь фигуры под кривой плотности вероятности наступления события характеризует долю этого события. Вычисляется эта площадь интегрированием от нуля до бесконечности функции f(D) по dD. Площадь (доля) будет меняться в зависимости от плотности вероятности душевого дохода. Чем выше плотность вероятности, тем больше площадь и соответственно доля. Априори и здесь известно, что плотность вероятности распределяется по закону Вейбулла ( далее тоже проверялось экспериментом).
Интегрируя от нуля до бесконечности 
мы получим долю каждого способа перемещения с вероятностью от дальности перемещения Fi (L). В границах от LGR1 до LGR2 – это доля перемещения на городском общественном транспорте с вероятностью Fi (L) (рис.3).
Учитывая, что параметр «душевой доход» определяется статистически для группы людей, правильнее, корректнее говорить о средней величине дохода группы населения. В нашем случае – это мода душевого дохода.
Рисунок 3. Плотность вероятности в зависимости от дохода
Математическая модель структуры перемещений городского населения выглядит следующим образом:
.
Здесь Fi (L) – функция распределения дальности перемещения. А D - мода душевого дохода.
Функия f(D) для всех способов выглядит так:
.
Для пешего перемещения модель выглядит так:
; 
,
.
Для личного транспорта:
; 
,
.
Для городского общественного транспорта:
;
.
Параметры распределения для г.Тюмени: L - дальность с = 1.3167, b = 5.39. D – доход с = 116.79, b = 1.3733.
Рисунок 4. Доля способа перемещения в зависимости от душевого дохода
Зависимости долей от моды душевого дохода показаны на рис.4. Физический смысл графиков зависимости заключается в том, что при душевом доходе близком к нулю преобладает выбор пешего перемещения. При изменении моды душевого дохода, меняется соотношение выбора в сторону ГОТ и личного транспорта. Зная конкретное значение MDD для города, можно вычислить долю каждого способа перемещения. Например, при значении MDD = 44,8 руб./час, доля пешего перемещения составит 33%, перемещения на ГОТ – 40% и на личном транспорте 27%.
Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям. В ней произведено планирование, подготовка, проведение исследования технико - эксплуатационных характеристик маршрутной сети г.Тюмени. Кроме того описано проведение статистического исследования дальности перемещения населения г.Тюмени и исследование душевого дохода. Результатом обработки является структурная и параметрическая идентификация модели. При этом первая из них направлена на выявление закона распределения изучаемой величины, а вторая – на определение значений его параметров.
В процессе экспериментальных исследований использовались аппаратные и программные инструментальные средства. В качестве первых применялся портативный многофункциональный навигатор GPSmap 60CS и GPS- приемник фирмы Globalsat GPS-338 (для определения координат остановочных пунктов), а в качестве вторых - ряд инструментальных пакетов: Advanced Grapher 2.11; Stadia 6.0; Statistica 6.0 (для обработки экспериментальных данных).
Исследование основано на анкетном и устном опросе 500 респондентов о средней дальности перемещения (вне зависимости от способа: пешего перемещения; на общественном транспорте, на личном транспорте).
Основные этапы: планирование эксперимента; проведение опроса населения; статистическая обработка экспериментальных данных для структурной и параметрической идентификации законов распределения дальности перемещений и душевого дохода.
Минимальная доля выборки N, обеспечивающая её репрезентативность в генеральной совокупности GS равна
,
где: t2a – кратность ошибки репрезентативности выборки, соответствующая доверительной вероятности a (при a = 0.95 ta=1.96);
P(1-P) – степень вариации распределения (здесь Р – выборочная доля распределения исследуемого признака в выборке, Р = 0.5);
- предельно допустимая ошибка репрезентативности – в размере от 2 до 5 пунктов (принята равной 5).
При исследовании технико-эксплуатационных параметров маршрутной сети изучались интервал движения, длина перегонов, эксплуатационная скорость на 45 городских автобусных маршрутах. За основу здесь были приняты данные Комитета по транспорту администрации г. Тюмени.
Среднее по маршрутной сети значение интервала движения составило 9.11 минуты. Среднее по сети значение длины перегона SLP определялось, исходя из общей длины маршрутов LJ и общего количества остановок NOJ в прямом и обратном направлениях. Средняя по маршрутной сети эксплуатационная скорость движения также вычислялось для каждого направления Они составили соответственно 16.96 и 16.31 км/час. Средняя длительность ездового цикла в сети равна 97.66 минуты. Средняя по маршрутной сети скорость сообщения 18.54 км/час.
При исследовании статистики расстояний перемещений населения города проведен опрос с выделением 4 группы населения: рабочие и служащие; пенсионеры; студенты; школьники.
Выдвинута гипотеза о вейбулловском характере распределения расстояний перемещения и душевого дохода и проверена её непротиворечивость. Функция распределения Вейбулла зависит от двух параметров (b и c) и имеет вид:
.
В соответствии с уравнением регрессии, параметры распределения имеют следующие значения: b = 5.604; c = 1.325. Графики плотности вероятностей показаны на рис. 5.
Рисунок 5. Графики плотности вероятностей
Адекватность моделей оценивалась по F-критерию Фишера с использованием полученного при регрессионном анализе коэффициента детерминации
.
Значение FR сравнивалось с табличным FT при выбранном уровне значимости (5 %) и числах степеней свободы 1 = n – p – 1 и 2 = p (здесь n – число интервалов, n =15; р – число факторов, р = 1). Для дальности перемещения FR = 945.45 > FT(13,1, 5%) = 245. Для душевого дохода FR = 953.39 > FT(13,1, 5%) = 245. Таким образом, полученные модели с доверительной вероятностью не хуже, чем 0.95 адекватны реальному объекту.
Найденные значения использованы при вычислении матрицы коэффициентов, входящих в критерии выбора способа перемещения, а значения параметров распределений дальности и душевого дохода – для вычисления вероятностей выбора способа и структуры перемещений городского населения.
В четвертой главе описана реализация результатов исследования. Она включает в себя алгоритмическое и программное обеспечение по расчету баланса перемещений, использование результатов работы в работе государственных органов управления и в учебном процессе, оценку экономического, экологического и социального эффекта от внедрения результатов работы.
Автоматизированное рабочее место (АРМ) представляет собой комплекс информационных ресурсов, программно-аппаратных и организационно-технологических средств, объединенных для выполнения определенных функций профессионального работника управления.
В основу конструирования АРМ положены следующие ключевые принципы:
1. Максимальная ориентация на конечного пользователя, достигаемая за счет адаптации АРМ к уровню подготовки пользователя.
2. Возможность самостоятельно с помощью АРМ автоматизировать новые функции и решать новые задачи в процессе накопления опыта работы с системой.
3. Проблемная ориентация АРМ на решение определенного класса задач, объединенных общей технологией обработки информации, единством режимов работы и эксплуатации.
4. Модульность построения, обеспечивающая сопряжение АРМ с другими элементами системы обработки информации, а также модификацию и наращивание возможностей АРМ без прерывания его функционирования.
5. Эргономичность, обеспечивающая пользователю комфортные условия труда и дружественный интерфейс общения с системой.
«Эффективность - 01» относится к классу «АРМ - специалиста» и представляет собой проблемно-ориентированный комплекс технических, программных, методических и других средств, установленный непосредственно на рабочем месте пользователя и предназначенный для автоматизации решения технологических задач в сфере управления структурой перемещений городского населения.
АРМ ориентирован на выполнение следующих функции:
- Расчет вероятности выбора населением города способа перемещения при изменении социальных и технологических условий.
- Оценка доли городского общественного транспорта в общем балансе перемещений городского населения.
- Вычисление оптимального провозного тарифа.
- Моделирование его эволюцию при различных сценариях развития ГОТ.
- Оценивает оптимальный объем перевозок общественным транспортом.
- Оценивает качество пассажироперевозок.
- Рассчитывает объем дотаций для различных исходных условий.
- Решает задачу стратегического планирования пассажироперевозок.
- Строит графики выбранных для визуализации зависимостей.
- Корректирует рабочую базу данных.
- Позволяет моделировать ситуацию развития городского транспорта и прогнозировать его долю в общем балансе перемещений городского населения.
- Готовит стратегические планы и отчеты о прогнозе развития ГОТ по заданной форме.
Проектирование современных информационных систем осуществляют, как правило, с привлечением CASE-технологий, первым этапом которых является построение функциональной модели системы, а следующим – создание базы данных и выбор СУБД. Разработка АРМ «Эффективность-01» также велась в традициях такого подхода.
На стадии разработки программы были определены основные требования к функциональной части и интерфейсу. В качестве хранилища данных используется система управления базами данных (СУБД) MySQL. Выбор обусловлен устойчивой работой, возможностями оперативного резервирования, работы в многопользовательском режиме, наличием библиотек доступа к данным для многих приложений и средств разработки, наличием утилит настройки прав доступа к тем или иным таблицам базы данных (доступное для малоквалифицированных пользователей администрирование). Кроме того, данная СУБД имеет широкое распространение и бесплатна. Для разработки программного обеспечения АРМа использовалась среда программирования Delphi версии 7.0, отвечающая всем требованиям к написанию функциональных приложений и предоставляющая обширные возможности для работы с базами данных, в частности, с помощью языка запросов SQL.
Система реализована по технологии клиент – сервер, что дает возможность многопользовательской работы и масштабирования. Выбор данной технологии позволяет вести распределенное хранение данных и обеспечивает независимое от расположения сервера функционирование рабочего места специалиста. Возможно функционирование АРМа, как в однопользовательском варианте, так и многопользовательском (сетевом), обеспечивая работу с единым набором данных и распределением функций между пользователями. В верхней части главного рабочего окна АРМа находится главное меню. Из меню Файл возможен выход из программы, выбор режима настройки, проведение стратегического планирования, режим моделирования ситуации.
Режим «Правка» позволяет производить работу с текстом – копировать, вырезать, вставить. Кроме того, в этом режиме производятся сервисные операции с базой данных – обслуживание, сохранение и восстановление данных.
В режиме «Расчеты» производится выполнение расчетов по соответствующим моделям. «Выбор способа» – расчет вероятности выбора населением города способа перемещения при изменении социальных и технологических условий.
«Доля ГОТ» – оценивает долю городского общественного транспорта в общем балансе внутригородских перемещений населения. «Тариф» – вычисляет оптимальный провозной тариф.
Алгоритм работы главного модуля программы показан на рис. 6.
Рисунок 6. Алгоритм работы АРМ «Эффективность 01»
Вид рабочих окон программы показан на рис.7. На главном окне под строкой меню находится панель инструментов, на которой размещены кнопки быстрого доступа к функциям программы. Недоступные в данном режиме кнопки управления имеют серый цвет. Панель инструментов имеет унифицированный вид для всех рабочих окон.
Расчет по используемым в программе алгоритмам требует больших вычислительных ресурсов центрального процессора и достаточного объема оперативной памяти компьютера. Аппаратные требования для работы АРМа следующие: процессор не ниже Pentium IV 2,6 ГГц, объемом оперативной памяти не менее 512 Мб. В случае, если MySQL установлен на этой же машине, то потребуется не менее 1024 Мб ОЗУ. Объем занимаемого программой дискового пространства около 35 Мб, а вместе с базой данных - более 50 Мб (в зависимости от объема хранимой информации). Программа рассчитана на работу с монитором, имеющим разрешение 1024768 точек. При многопользовательской работе необходимо наличие локальной сети с сервером базы данных MySQL. В работе, кроме того, используется BDE (Borland database engine), ODBC драйвер доступа к данным и библиотеку ZeosLib. Программа функционирует под операционной системой Windows 98SE и выше, экспорт данных ведется в программный пакет MSOffice 2000 и выше.
Использование результатов, полученных в диссертации и комплекса «Эффективность-01» позволило обеспечить коммерческий, управленческий, экономический, информационный, экологический, социальный и ресурсный эффекты.
Рисунок 7. Рабочие окна программы.
Коммерческий эффект заключается в разработке технологии управления структурой перемещений городского населения г.Тюмени. Созданные имитационные модели позволяют исследовать потенциальную эффективность инвестиций в сферу транспортного обслуживания населения.
Разработанная алгоритмическая основа и инструментарий для тактического, стратегического планирования и управления пассажироперевозками города, созданное автоматизированное рабочее место (АРМ) «Эффективность 01» ориентировано на решение управленческих задач, что дает управленческий эффект.
Разработка позволяет реализовать современные схемы кредитования и финансирования проектов (сценариев) в сфере транспортного обслуживания городского населения. В публикациях автора рассмотрены, в частности, вопросы обоснования дотаций городскому пассажирскому транспорту.
В работе выявлены новые закономерности и разработаны новые алгоритмы в сфере предоставления транспортных услуг населению, внедренные в практику подготовки кадров для транспортного комплекса города и области, что является несомненным информационным эффектом от работы.
Управление выбором способа перемещения позволяет создать аргументированные обоснования улучшения экологической ситуации в городе, разработанные модели и имитационное программное обеспечение может быть использовано для тестирования экологических сценариев развития ГОТ.
Социальный эффект связан с повышением качества решаемых социальных задач, с ростом эффективности обслуживания населения. Полученные результаты позволяют находить разумный компромисс между интересами городского населения, перевозчиками и администрацией города. Полученные инженерные решения используются для обоснования мероприятий по повышению качества жизни городского населения за счет снижения экологического прессинга личного транспорта.
Ресурсный эффект получен за счет разработки моделей и инструментария, облегчающих принятие аргументированных решений администрацией города при обосновании бюджета по статье «пассажироперевозки». Результаты диссертационного исследования хорошо сопрягаются с концепцией БОР (бюджетирование, основанное на результате), которой руководствуется администрация города при разработке годового бюджета.
Основные результаты работы
- Решена научно-практическая задача совершенствования управления пассажирскими перевозками посредством выбора рациональной структуры перемещений городского населения.
- На основе критерия А.С.Михайлова Разработана математическая модель выбора городским населением способа перемещения, позволяющая определять границы выбора того или иного способа в зависимости от дальности перемещения.
- Предложены аналитические зависимости расчета составляющих модели выбора способа перемещения, которые учитывают всю совокупность временных и стоимостных издержек, связанных с необходимостью пересадки пассажиров, нерегулярности движения автобусов, надежности услуги перевозки. Рассчитаны границы выбора населением города пешего способа перемещения, перемещения на городском общественном транспорте, на личном транспорте от расстояния.
- Построены графики вероятностей выбора пешего передвижения, на городском или личном транспорте населением города от величины душевого дохода.
- Разработана математическая модель структуры перемещений городского населения, которая позволяет рассчитывать долю каждого способа в зависимости от душевого дохода жителей с учетом вероятности выбора от дальности перемещения.
- На основании экспериментальных исследований установлен Вейбулловский характер законов распределения расстояний перемещения и душевого дохода населения. Рассчитаны параметры законов для г. Тюмени.
- Алгоритмизирована процедура выбора параметров оперативного, тактического и стратегического управления структурой внутригородских перемещений, обосновывающая рациональные инженерные способы экономического и технологического воздействия.
- Разработано автоматизированное рабочее место ведущего специалиста комитета по транспорту города. Пилотный вариант АРМа «Эффективность 01», внедренный в практику работы комитета по Транспорту администрации г.Тюмени, доказал справедливость полученных в диссертационной работе теоретических, методических и программно-аппаратных решений.
Список публикаций по теме диссертации
Основные результаты работ доложены на российских и международных конференциях. Опубликованы следующие работы:
- Коробов С.А. Анализ состояния пассажироперевозок автомобильным транспортом на юге тюменской области/О.Ф.Данилов, С.А.Коробов// Прогрессивные формы организации процессов технической эксплуатации автомобилей и специальной нефтепромысловой техники. Межвузовский сборник научных трудов. Тюмень: Вектор Бук, 2004.- С.64-68.
- Коробов С.А. Анализ экономической эффективности деятельности пассажирских автомобильных перевозчиков г. Тюмени/Осипенко А.М., Коробов С.А., Салтановский С.С.// Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта. Материалы региональной научно-практической конференции. Часть 2. Тюмень: изд-во «Нефтегазовый университет», 2004. – C.18-21.
- Коробов С.А. Маршруты, элементы и классификация маршрутов/ Салтановский С.С., Осипенко А.М., Коробов С.А.//Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта. Материалы региональной научно-практической конференции. Часть 2. Тюмень: изд-во «Нефтегазовый университет», 2004. С. 51-54.
- Коробов С.А. Оптимизация составных маршрутов по критерию качества/ Колесов В.И., Коробов С.А., Салтановский С.С., Осипенко А.М.// Прогрессивные формы организации процессов технической эксплуатации автомобилей и специальной нефтепромысловой техники. Межвузовский сборник научных трудов. Тюмень: Вектор Бук, 2004. – C.147-154.
- Коробов С.А. Управление составом транспортных средств на маршруте по критерию качества/Колесов В.И., Коробов С.А., Салтановский С.С., Осипенко А.М.// Прогрессивные формы организации процессов технической эксплуатации автомобилей и специальной нефтепромысловой техники. Межвузовский сборник научных трудов. Тюмень: Вектор Бук, 2004.- С.154-158.
- Коробов С.А. Равновесие рынка услуг, предоставляемых населению городским автобусным транспортом / Колесов В.И., Коробов С.А.//Эксплуатация автотранспорта и специальной нефтегазопромысловой техники. Сб. науч. тр.- Тюмень: Издательство «Вектор Бук», 2006. – С.80-88
- Коробов С.А. Управление подвижным составом на маршруте по критерию качества/ Колесов В.И., Коробов С.А., Новоселов Д.М.// Эксплуатация автотранспорта и специальной нефтегазопромысловой техники. Сб. науч. тр.- Тюмень: Издательство «Вектор Бук», 2006. – С. 88-97.
- Коробов С.А. Рациональное распределение автобусов по маршрутной сети/ Колесов В.И., Коробов С.А., Осипенко А.М.// Эксплуатация автотранспорта и специальной нефтегазопромысловой техники. Сб. науч. тр.- Тюмень: Издательство «Вектор Бук», 2006. – С. 106-109.
- Коробов С.А.Формализация задачи управления составом транспортных средств на маршруте/ Колесов В.И., Коробов С.А., Галимов С.Ш.// Эксплуатация автотранспорта и специальной нефтегазопромысловой техники. Сб. науч. тр.- Тюмень: Издательство «Вектор Бук», 2006. – С. 109-114.
- Коробов С.А. Алгоритмизация задачи управления подвижным составом на маршруте по критерию качества/ Колесов В.И., Коробов С.А., Новоселов Д.М.//Интеллектуальные транспортные системы: Всероссийский сборник научных трудов. Тюмень: «Вектор Бук», 2008 – 210 с. С.82-85.
- Коробов С.А. Выбор населением способа перемещения/ Колесов В.И., Колесов Г.В., Коробов С.А.// Интеллектуальные транспортные системы: Всероссийский сборник научных трудов. Тюмень: «Вектор Бук», 2008 – 210 с. С. 107-112.
Статья в издании, рекомендованном ВАК РФ:
- Коробов С.А. Структура перемещений населения города/Колесов В.И., Колесов Г.В., Коробов С.А.//Автотранспортное предприятие. -2009. - №5 - с. 48-50.
| Подписано к печати 7.10.09 Заказ № 323 Формат 60 х 90 1/16 Отпечатано на RISO GR 3750 | Бум. писч. №1 Уч. изд. л. 1,0 Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. |
Издательство “Нефтегазовый университет”
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
“Тюменский государственный нефтегазовый университет”
625000, Тюмень, Володарского, 38
Отдел оперативной полиграфии издательства “Нефтегазовый университет” 625000, Тюмень, Володарского, 38
