Визначення попиту на послуги пасажирського маршрутного транспорту в середнiх мiстах

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню науково-прикладної задачі визначення попиту на послуги міського пасажирського транспорту в середніх містах на основі результатів вибіркових обстежень на маршрутній мережі табличним методом. В роботі розроблено новий науковий підхід до формування матриць маршрутних кореспонденцій на основі вибіркового обстеження та імітаційної моделі, який на відміну від існуючих, дозволяє статистично обґрунтувати кількість необхідних спостережень для забезпечення заданого рівня достовірності даних. Поряд з цим розроблено новий метод визначення місць пересадки пасажирів на маршрутній мережі на основі даних про пасажирообмін зупиночних пунктів, який на відміну від існуючих, дозволяє з заданою ймовірністю аналітично локалізувати місця пересадки шляхом врахування амплітуди коливань пасажирообміну. В роботі приділено увагу удосконаленню підходу до моделювання попиту на транспортне обслуговування за рахунок розробленого способу агрегування маршрутних матриць кореспонденцій. Отримали подальший розвиток методи формування моделі попиту пасажирів на пересування на основі результатів обстеження міських маршрутів табличним методом. В першому розділі дисертаційної роботи виконано аналітичні дослідження щодо сучасних методів визначення попиту на основі моделювання та натурних обстежень. Приділено увагу виявленню особливостей транспортної 3 інфраструктури середніх міст України. Визначено, що для середніх міст немає спеціально розробленого підходу до формування даних про попит на транспортне обслуговування населення, який би гарантував високу достовірність результуючих даних та враховував специфіку формування маршрутних мереж в середніх містах. Сформовано напрямок дослідження – застосування натурних методів обстеження з використанням інструментарію теорії ймовірностей та математичної статистики для оцінки можливості проведення не суцільних, а вибіркових замірів на маршрутній мережі середнього міста. В рамках теоретичних досліджень на першому етапі проведено математичну формалізацію попиту на транспортне обслуговування населення середніх міст. На основі аналітичних досліджень зроблено висновок про застосування найбільш поширеного способу представлення попиту на пересування, а саме – матриці мережевих кореспонденцій. В зв’язку з цим в рамках математичної формалізації запропоновано розглядати мережеву матрицю пересувань, як функцію від загальної сукупності маршрутних матриць кореспонденцій та коефіцієнта пересадковості. Таким чином вирішувану задачу розділено на два умовні напрямки: визначення сукупності матриць маршрутних кореспонденцій та оцінку значення коефіцієнту пересадковості для середнього міста. При цьому важливим питанням є збереження високої достовірності вихідних даних та точність підсумкового прогнозу пересувань по мережі. Відомо, що застосування натурних методів обстеження пересувань гарантують заявлені вимоги, однак їх трудомісткість є одною з ключових характеристик, яка ускладнює застосування зазначених методів на всій маршрутній мережі середнього міста. На основі цього розроблено методику вибіркових обстежень табличним методом, яка гарантує збереження високої достовірності даних при заданому рівні довірчої імовірності. Отримано математичну модель, за допомогою якої виконується оцінка достатньої кількості замірів по маршрутах. В якості одиниці спостережень застосовується пасажирообмін зупиночних пунктів, який дозволяє дослідити характер формування місткостей зупиночних пунктів. Теоретично обґрунтовано, що цей показник є випадковою величиною 4 розподіленою за законом Пуассона. Також аналітично доведено, що при зростанні інтенсивності підходу пасажирів на зупиночні пункти, виконується перетворення закону Пуассону до нормального закону розподілу. Цю особливість застосовано для побудови довірчого інтервалу місткостей зупиночних пунктів та проведення оцінки відносної похибки вибіркового обстеження. На основі отриманих даних про місткості зупиночних пунктів запропоновано ймовірнісним методом визначати величини рейсових кореспонденцій, для чого розроблено математичну модель. Вона базується на даних про накопичену кількість пасажирів, які ввійшли до транспортного засобу, який рухається до певної зупинки (зупинки закінчення пересування для досліджуваної пасажирської кореспонденції). Теоретичні дослідження виконання пересадок пасажирами під час пересувань маршрутними мережами середніх міст також базуються на результатах вибіркових обстежень табличним методом та характеристиках зупиночних пунктів. В рамках цього напрямку досліджень виконано формалізацію можливих варіантів пересадок на маршрутній мережі та висунуто гіпотезу, що індикатором виконання процесу пересадки на мережі може бути амплітуда зміни величин пасажиропотоків по маршрутах. Застосування характеристик місткостей зупиночних пунктів в цьому випадку також слугували основою для побудови довірчого інтервалу (права границя), вихід за межи якого передбачає наявність суттєвої зміни в пасажиропотоці маршруту та є підґрунтям для локалізації можливого місця виконання пересадки пасажирами. Таким чином, розроблено метод визначення матриць маршрутних кореспонденцій (на основі результатів моделювання рейсових кореспонденцій) та метод оцінки значення коефіцієнту пересадковості. На основі цього розроблено методику агрегування матриці мережевих кореспонденцій по маршрутним матрицям пересувань з процедурою корегуванням агрегованих значень по коефіцієнту пересадковості. В рамках експериментальних досліджень (третій розділ дисертаційної роботи) виконано перевірку теоретичних гіпотез та моделей на двох містах України, які відносяться до категорії «середніх»: м. Охтирка (Сумська область) 5 та м. Олександрія (Кіровоградська область). Було застосовано елементи натурних досліджень, а саме апробація методу вибіркового обстеження табличним методом. Поряд з цим використовувались методи побудови транспортних моделей в програмному продукті PTV Visum. Обробка статистичної інформації результатів натурних обстежень підтвердила гіпотезу про розподіл місткостей зупиночних пунктів за законом Пуассона. Отримані чисельні характеристики параметру закону розподілу для зупиночних пунктів стали основою для виконання процедури імітаційного моделювання місткостей зупиночних пунктів по рейсах, які не потрапили в вибіркову сукупність, сформовану в результаті вибіркових натурних обстежень на мережі. Таким чином розроблено та апробовано на реальних об’єктах процедуру формування генеральної сукупності даних про пасажирообмін зупиночних пунктів за весь день роботи міського маршрутного транспорту на основі вибіркових замірів на маршрутній мережі середнього міста. Другим блоком експериментальних досліджень стало визначення чисельних значень коефіцієнтів пересадковості в м. Охтирка та м. Олександрія. Для цього визначено матрицю перетинів трас маршрутів окремо по кожному з зазначених міст, та згідно з моделями другого розділу виконано побудову довірчих інтервалів по зупиночних пунктах для кожного рейсу, які було обстежено в рамках проведення табличних обстежень. В результаті виконання описаних процедур локалізовано зупиночні пункти в м. Охтирка та м. Олександрія, які є пересадковими вузлами на маршрутних мережах. На них проведено натурні обстеження пасажирообміну пасажирів та виконано оцінку кількості пересувань, які виконуються з пересадками. Це стало основою для розрахунку значень коефіцієнту пересадковості окремо для кожного міста. Отримані чисельні значення характеризуються однаковою тенденцією – наближені до одиниці, тобто зафіксований відсоток пересувань з пересадками є суттєво меншим в порівнянні з загальною сукупністю пересувань. В рамках четвертого (заключного) розділу дисертаційної роботи проведено імітаційне моделювання рейсових кореспонденцій та агрегування матриці мережевих кореспонденцій. Для виконання процедури агрегування 6 виконано формування транспортних районів та визначено приналежність кожного зупиночного пункту до певного транспортного району. Виконання даного процесу базувалось на оцінці ступеню відхилення двомірних координат зупиночних пунктів від двомірних координат дислокації центрів транспортних районів. На наступному кроці розроблено алгоритм формування матриці мережевих кореспонденцій з загальної сукупності маршрутних матриць кореспонденцій. Алгоритм програмно його реалізовано в Visual Basic Application for MS Excel. В результаті отримано матрицю мережевих кореспонденцій для м. Охтирка та м. Олександрія, на основі яких проведено дослідження закономірностей формування попиту на послуги громадського пасажирського транспорту в середніх містах. Після статистичної обробки даних з матриць кореспонденцій перевірено гіпотезу про підпорядкованність дальності пересувань населення середніх міст гамма закону. Гіпотезу для обох зазначених вище міст не було спростовано. Поряд з отриманими закономірностями формування попиту на послуги громадського пасажирського транспорту в середніх містах в рамках аналізу досліджень приділено увагу оцінці рівня зміни трудомісткості обстежень при використанні розробленого вибіркового методу. Визначено, що застосовані методи дозволяють скоротити трудомісткість обстеження більше ніж на 60 відсотків (в порівнянні з суцільним обстеженням).