Розвиток мережі метрополітену на основі закономірностей формування пасажиропотоків (на прикладі Харківського метрополітену)

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

АВТОРЕФЕРАТ

РОЗВИТОК МЕРЕЖІ МЕТРОПОЛІТЕНУ НА ОСНОВІ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ФОРМУВАННЯ ПАСАЖИРОПОТОКІВ (НА ПРИКЛАДІ ХАРКІВСЬКОГО МЕТРОПОЛІТЕНУ)

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківській національній академії міського господарства Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, професор Гук Валерій Іванович, Харківський державний технічний університет будівництва і архітектури, професор кафедри урбаністики.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Нефьодов Леонід Іванович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, завідувач кафедри автоматизації та комп'ютерно-інтегрованих технологій;

кандидат технічних наук, доцент Рейцен Євген Олександрович, Київський національний університет будівництва і архітектури, професор кафедри міського будівництва.

Провідна установа:

Державний науково-дослідний і проектний інститут містобудування Держбуду України, м. Київ.

З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03037, м. Київ-37, Повітрофлотський пр., 31.

Автореферат розісланий 03.06.2004 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Ісаєв О.П.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Планувальні рішення, які не враховують особливих вимог транспорту до планування міст, спричиняють значні народногосподарські втрати як у капіталовкладеннях на організацію транспортного господарства, так і в процесі експлуатації міського транспорту.

Транспортна проблема - це разом з тим основна планувальна проблема, тому що без організованого належним чином транспорту не можливе раціональне розміщення підприємств і установ, житла та місць відпочинку, навчальних закладів, торгових центрів тощо.

Удосконалення транспортної мережі дозволяє підвищити ступінь розвитку міських територій. Тому при побудові й розвитку транспортної системи в будь-якому місті треба прагнути до того, щоб для більшості працюючих витрати часу на поїздку до місця роботи й назад на громадському транспорті були б не вище, ніж на особистому автомобілі, при забезпеченні достатньої зручності пересування.

Перевезення пасажирів - складний процес, що повинен орієнтуватися в першу чергу на транспортні потреби пасажирів. Він залежить від цілого ряду технологічних факторів.

У даний час спостерігається істотне збільшення нерівномірності пасажиропотоків на швидкісних видах міського транспорту, в тому числі на метрополітені. Це викликано зміною місць прикладання праці та розподілу пасажиропотоків у часі, тому виникла необхідність виявити тут відповідні закономірності. пасажир станція транспортний

Облік нерівномірності пасажиропотоків у часі звичайно здійснюють за допомогою коефіцієнта нерівномірності, що показує перевищення максимального значення пасажиропотоку над середнім значенням за певний проміжок часу. Однак цей коефіцієнт не дозволяє враховувати те, як відбувається розподіл пасажиропотоків у часі. У зв'язку з цим необхідно побудувати модель, яка б більш точно описувала процес надходження пасажирів на станцію за годинами протягом доби. У розглянутих наукових джерелах є спроби математично описати ці процеси, проте при цьому використовувалися постановочні моделі, що не дають точного прогнозу на кожний конкретний проміжок часу. Сучасний рівень розвитку обчислювальної техніки дозволяє більш точно описати процес надходження пасажирів на станції метрополітену протягом доби.

На метрополітен пасажир приходить через станцію, де здійснюються оплата проїзду і пропуск на платформу.

На метрополітенах світу оплата за проїзд виконується в різних містах по-різному. У деяких з них, де відбувається оплата за проїзд при виході, враховується нерівномірність вихідного потоку пасажирів, тому що через неї виникають затримки пасажирів біля турнікетів при виході зі станції. Однак традиційно пасажир здійснює оплату за проїзд перед тим як безпосередньо спуститися на посадочну платформу, що характерно і для Харківського метрополітену. На метрополітені м. Харкова введені нові види оплати за проїзд у вигляді жетонів, електронних карт, “LUM-card”. У зв'язку з цим збільшився час обслуговування пасажирів (особливо в години “пік”), що призвело до виникнення черг біля кас, турнікетів, у результаті чого виникла гостра необхідність виявити часові нерівномірності пасажиропотоків на станціях і оцінити недоцільні витрати часу пасажирів.

Для оцінки якості наданої транспортної послуги треба ввести узагальнений показник, який би враховував усі складові часу пересування пасажира по мережі метрополітену.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках цільової програми розвитку й удосконалення транспорту України, прийнятої розпорядженням Кабінету Міністрів України № 551-р від 23.07.93, зв'язана з науковою програмою забезпечення стійкого розвитку міст при виконанні планування і забудови території (ст. 19 Закону „Про основи містобудування” № 2257-III (2257-14) від 08.02.2001, ВВР, 2001, № 16, ст.76) і є складовою темою програми довгострокового розвитку Харківського метрополітену.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності перевезення пасажирів у метрополітені за рахунок розвитку мережі метрополітену і поліпшення якості обслуговування пасажирів.

Відповідно до поставленої мети в роботі необхідно вирішити такі основні задачі:

встановити закономірності зміни пасажироперевезень у часі;

розробити математичні моделі, що описують процес надходження пасажирів на станції;

виявити закономірності надходження та обслуговування пасажиропотоку на технічних елементах станцій (каси, турнікети);

встановити рівняння з використанням сучасних методів математичної статистики, що дозволяють визначити пропускну спроможність турнікетів залежно від типу турнікету;

запропонувати узагальнений показник, що оцінює якість транспортної послуги.

Об'єкт дослідження - пасажиропотоки, які надходять на станції метрополітену.

Предмет дослідження - закономірність формування пасажиропотоків у часі.

Методи дослідження. Теорія масового обслуговування для моделювання процесів надходження та обслуговування пасажирів біля кас, турнікетів; положення теорії статистики для одержання інформаційної бази, оцінки отриманих даних і перевірки одержаних залежностей; метод найменших квадратів для визначення залежностей, що описують процес надходження пасажирів на станцію за годинами доби.

Наукова новизна одержаних результатів. У результаті виконання роботи:

на основі обліку недоцільних витрат часу пасажирів на станціях розроблено узагальнений показник К оцінки транспортних послуг на метрополітені;

розроблена класифікація станцій за “піковими” величинами пасажирських потоків і запропоновано математичні моделі, що описують закономірність зміни пасажиропотоку в часі для ефективної організації випуску поїздів метрополітену;

встановлені закономірності надходження пасажирів до каси, їхнього часу чекання та обслуговування, а також обслуговування на турнікетах у зв'язку з новими видами оплати за проїзд. Це дозволяє визначити пропускну спроможність розглянутих технічних елементів станцій та визначити їх кількість для підвищення якості обслуговування пасажирів.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані в дисертаційній роботі класифікація, моделі, закономірності, показник оцінки транспортних послуг дозволили успішно вирішувати задачі підвищення ефективності перевезення пасажирів у метрополітені. Отримані результати впроваджені на державному підприємстві “Харківський метрополітен”, використані Київським інститутом “Гипроград” при розробці генерального плану м. Харкова і в навчальному процесі на факультеті “Електричний транспорт” в Харківській національній академії міського господарства при проведенні практичних занять і лекцій з дисциплін “Теорія міських пасажирських перевезень” і “Організація дорожнього руху”, що підтверджено документально актом від 30.11.2000 р., актом від 26.01.2004 р. і довідкою про провадження.

Особистий внесок здобувача. На підставі вже відомих методів дослідження перевізного процесу автором самостійно одержані наведені вище результати. У роботі [1] із співавторами особистий внесок дисертанта полягає в наступному: зроблений аналіз нерівномірності пасажиропотоків на Харківському метрополітені й отримані коефіцієнти нерівномірності, що характеризують динаміку потоку пасажирів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації доповідалися і обговорювалися на науково-технічних конференціях Харківської державної академії міського господарства, на міжрегіональній науково-практичній конференції “Стратегія розвитку України до 2010 року” у м. Харкові, на міжнародній науково-практичній конференції “Удовлетворение потребностей населения больших городов в перевозках” у м. Харкові, на ІV міській науково-практичній конференції “Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених Харківщини” у м. Харкові, на 64-й науково-практичній конференції в Київському національному університеті будівництва і архітектури.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано шість друкованих робіт, з них п'ять статей у фахових наукових виданнях, затверджених ВАК, і одна теза у матеріалах конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Повний обсяг роботи становить 194 сторінки, у тому числі 121 сторінка основного тексту, 30 рисунків, 25 таблиць, список використаних джерел із 113 найменувань та 8 додатків.

Основний зміст роботи

У вступі розкрито сутність і стан проблеми удосконалення організації пасажироперевезень на метрополітені та його розвитку, обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету і задачі дослідження, показані наукова новизна і практична цінність роботи, наведена інформація про апробації і публікацію основних результатів досліджень.

У першому розділі зроблено аналіз стану організації пасажироперевезень на міському транспорті. На основі досліджень Якушкіна І.М., Якшина А.М., Любарського Р.Е., Гука В.І., Рейцена Є.О., Самойлова Д.С., Демченка О.Ф. та ін. показана недостатня ефективність використання міського швидкісного пасажирського транспорту (метрополітену), особливо в період годин “пік”. Це виникає через тимчасовий розподіл пасажиропотоків на станціях метрополітену. Розглянуто основні методики урахування нерівномірностей пасажиропотоків на метрополітені. Відзначено, що основним недоліком відомих методик урахування нерівномірностей у часі є те, що застосований коефіцієнт нерівномірності усереднює інформацію і не дозволяє враховувати закономірності зміни пасажиропотоку в реальному масштабі часу.

Відзначено, що прогрес у розвитку обчислювальної техніки дозволяє з нових позицій розглянути питання удосконалення систем керування перевезеннями у великих містах.

Огляд зарубіжного досвіду (Waldman, Farhi) показав, що сьогодні виявляється помітне прагнення до розвитку метрополітенів у світі в містах з населенням більше 1 млн. чоловік і підвищення якості обслуговування.

Встановлено, що для розробки заходів, спрямованих на підвищення ефективності роботи метрополітену, необхідно мати точну інформацію про величину пасажиропотоків і їхню динаміку. Найбільш точну й детальну інформацію про пасажиропотоки на метрополітені одержують на підставі талонного обстеження. Але недоліком талонного методу є тривалість обробки статистичного матеріалу, в результаті чого інформація застаріває.

Дані про пасажиропотоки одержують також за допомогою автоматичних пропускних пунктів (АПП), що дозволяють здійснити облік пасажирів, які входять на станцію, по кожному виду оплати, а також через службовий вхід. На рис. 1 показана принципова схема одержання інформації про число пасажирів, які надійшли на станції метрополітену.

Основними недоліками цього способу є трудомісткість одержання інформації про пасажиропотік і те, що дані про пасажиропотоки дозволяють простежити динаміку тільки за днями тижня і місяцями року.

Отже, жоден з розглянутих способів не дозволяє оперативно одержати достовірну інформацію про пасажиропотік і здійснювати облік його зміни в часі. У зв'язку з цим пропонується розробити математичні моделі, спрямовані на прогнозування надходження пасажирів на станції за годинами доби.

Встановлено, що на станціях метрополітену найбільш недоцільні витрати часу пасажирів спостерігаються біля кас, турнікетів. Відзначено також, що спостерігається тенденція на метрополітенах інших країн до скорочення недоцільних витрат часу у пасажирів на станціях метрополітену і в мережі в цілому.

Рис. 1. Схема автоматичного контролю обслуговування пасажирів:

1 - лічильник, що фіксує проходження пасажирів через службовий вхід; 2 - лічильники, що фіксують число пасажирів, які оплатили проїзд і пройшли через АПП, які приймають оплату у вигляді жетонів; 3 - лічильники, що фіксують число пасажирів, які оплатили проїзд і пройшли через АПП, які приймають оплату у вигляді жетонів і електронних карт; 4 - лічильники, що фіксують число пасажирів, які оплатили проїзд і пройшли через АПП, які приймають оплату у вигляді “LUM-card”;

Виконаний огляд дозволив сформулювати основну мету і задачі дослідження.

У другому розділі викладено системний підхід до розв'язання поставлених задач.

Зниження експлуатаційних витрат на метрополітені можна досягти за рахунок раціональної організації руху поїздів. Для організації випуску поїздів на лінію необхідно розрахувати інтервал руху поїздів у кожній годині відповідно до існуючого пасажиропотоку.

Інтервал руху поїздів розраховують за формулою

, (1)

де i - інтервал руху, год.;

П - число пасажирів, яких може вивезти один поїзд, пас.;

R_lim - пасажиропотік на ділянці, яка лімітує рух, пас./год.;

К_в - коефіцієнт нерівномірності наповнення вагонів;

К_в.н. - коефіцієнт нерівномірності пасажиропотоку усередині години “пік”.

Якщо П і R_lim були б постійними величинами протягом робочого дня, то інтервал руху не змінювався б, а оскільки величини П і R_lim є функціями від багатьох змінних, то інтервал руху треба змінювати протягом робочого дня. Число пасажирів, яких може вивезти один поїзд, залежить від параметрів:

П = (x₁, x₂, x₃),

де x₁ - число вагонів, шт.;

x₂ - тип вагону;

x₃ - наповнення вагону, пас.

Пасажиропотік, як відзначено в [3], змінюється залежно від таких факторів:

R = (x₄, x₅, x₆),

де x₄ - час доби, год.;

x₅ - день тижня;

x₆ - місяць року.

Якщо на перегоні, що лімітує рух, виконується умова П R_lim, то задовольняється попит пасажирів на перевезення, а якщо П R_lim, то спостерігається відмова пасажирів від посадки через переповнення вагонів, що неприпустимо, оскільки надалі буде спостерігатися переповнення системи.

З вищевикладеного можна зробити висновок, що актуальним завданням є визначення залежності, яка описує процес зміни надходження пасажирів на станції метрополітену.

Для розв'язання поставленого завдання створено інформаційну модель, що дозволяє провести аналіз пасажиропотоків у часі.

Розподіл пасажиропотоків в мережі метрополітену подано у вигляді матриці кореспонденцій mz (m = z), де m - число станцій відправлення, z - число станцій призначення.

Ця модель дозволяє одержати інформацію про пасажиропотоки на станціях і те, як вони розподіляються в мережі метрополітену (матриця кореспонденцій). Це дає змогу визначити найбільш навантажений перегін на лінії, на основі якого і проводиться розрахунок інтервалу руху. При визначенні числа пасажирів, яких необхідно перевезти зі станції відправлення m на станцію призначення z, у ролі апріорних імовірностей поїздки _mz необхідно брати значення із реальної матриці кореспонденцій. Для аналізу зміни пасажиропотоків у часі маємо матрицю кореспонденцій для кожного інтервалу часу t. Оскільки розрахунок інтервалу руху проводиться для кожної години, тому t=1 год.

Отже інформація про зміну пасажиропотоку протягом доби дозволяє робити розрахунок інтервалів руху на лініях метрополітену адекватно існуючому пасажиропотоку.

Для прогнозування зміни пасажиропотоків за годинами доби необхідно розробити математичні моделі, що адекватно будуть описувати процес надходження пасажирів на станції за годинами доби. Залежно від дня тижня і місяця року пасажиропотік коригується відповідними коефіцієнтами нерівномірності.

При розгляді станції потрібно визначити її параметри, основним з яких є пропускна спроможність. Рух пасажирів по станціях метрополітену поданий у вигляді схеми рис. 2. З цієї схеми видно, що потік пасажирів, який надходить на станцію, розподіляється на три потоки. Перший потік R₁ - це пасажири, в яких немає проїзних документів і вони змушені підійти до каси, затративши при цьому час t_пер1, і здійснити їхню покупку. При надходженні потоку пасажирів R_1.1 до каси може виникнути ситуація, коли до каси немає черги, тоді пасажири відразу здійснюють покупку проїзних засобів, витративши при цьому час t_1.1, і ситуація, коли пасажири R_1.2 підходять до каси і змушені стати в чергу, витратити свій час на чекання обслуговування і безпосереднє обслуговування t_1.2. Другий потік R₂ - це пасажири, в яких є проїзні засоби, і вони одразу йдуть оплачувати свій проїзд до турнікетів. Третій потік R₃ - це пасажири, які мають право на безкоштовний проїзд і проходять на станцію через службовий вхід, затративши при цьому t_служ. Перший і другий потоки пасажирів здійснюють оплату за проїзд при проході через турнікети на посадкову платформу. В даний час на Харківському метрополітені використовуються турнікети, які приймають оплату у вигляді жетонів, жетонів і електронних карт, “LUM-card”. Отже, час оплати за проїзд залежить від того, на якому типі турнікету пасажир робить оплату. Третій потік затрачує час на проходження через службовий вхід t_п.служ. Далі пасажири поступають на посадкову платформу і змушені очікувати прибуття поїзда. З вищевикладеного можна зробити висновок, що на станції спостерігаються три об'єкти, де відбувається обслуговування пасажирів, - це каса, турнікет і службовий вхід.

Рис. 2. Схема розподілу місць затримки пасажирів на станціях

Зроблено моделювання процесів обслуговування пасажирів і визначені затримки біля кас, турнікетів. Розглянуто випадки розподілу часу обслуговування пасажирів за показовим законом і довільно, для чого використана теорія масового обслуговування.

При показовому законі часу обслуговування залежність, що визначає середній час чекання обслуговування Е_[t_w], має вигляд

Е_[t_w] = ( ) (1 / ( )), (2)

де - кількість пасажирів, які поступили в одиницю часу;

- середнє число пасажирів, які можуть бути обслужені в одиницю часу.

При довільному часі обслуговування середній час чекання обслуговування визначається

, (3)

де - математичне очікування часу (інтервалів) обслуговування пасажирів, c;

² - дисперсія часу обслуговування пасажира, с².

При обслуговуванні двома і більше касами або турнікетами середній час чекання обслуговування складає

за умови , (4)

де k - число кас або турнікетів.

Зроблено аналіз обслуговування пасажирів на службовому вході. Встановлено, що коли ширина службового входу менше 1,6 м, то пропускну спроможність необхідно розраховувати з урахуванням впливу ефекту помилкового прорізу й утворення арок. Даний ефект враховується коефіцієнтом помилкового прорізу К₀ 1.

Для урахування недоцільних витрат часу пасажирів на метрополітені в роботі запропоновано узагальнений показник К, фізична сутність якого складається з оцінки реальної швидкості переміщення пасажира в метрополітені з урахуванням усіх циклів його пересування:

К = V_к / V_уч, (5)

де V_к - комерційна швидкість, швидкість пересування пасажира в мережі метрополітену з урахуванням усіх його затримок, км/год.;

V_уч - дільнична швидкість, швидкість, з якою поїзди перевозять пасажирів по лініях метрополітену, км/год.

Цей показник необхідно розглядати при постійній дільничній швидкості, прийнятій на аналізований момент V_уч = const, при V_к0 К0, а при V_кV_уч К1.

Перевагою запропонованого показника є безрозмірність і зміна в інтервалі від 0 до 1. Чим менше значення даного показника, тим менша швидкість пересування пасажира в мережі метрополітену. Збільшення значення цього показника можливе шляхом зниження всіх недоцільних витрат часу пасажирами у процесі їхнього руху в мережі метрополітену.

У третьому розділі описується практичне застосування методу для врахування нерівномірності надходження пасажирів на станціях.

Застосування математичних моделей обумовлює необхідність формування структури, способів збору, обробки й аналізу потрібної інформації. У даному розділі відображено основні методики збору інформації про величину пасажиропотоку метрополітену, що поступає на станцію, за годинами доби, до кас, турнікетів і через службовий вхід.

За допомогою інформаційної моделі, запропонованої в другому розділі, отримано дані, на основі яких зроблений аналіз зміни пасажиропотоків за годинами доби з 5³⁰ до 24⁰⁰ і всередині годин “пік” із 7⁰⁰ до 9⁰⁰ і з 16⁰⁰ до 18⁰⁰. Первинна інформація отримана як за допомогою талонного методу обстеження, так і за результатами АПП. Аналіз даних, одержаних в результаті проведення талонного обстеження, показав, що відносна похибка обстеження складає 3,7 %, а відносна похибка за даними АПП - 1,85 %.

Аналіз здобутих даних дозволив зробити класифікацію станцій залежно від часу години “пік”. Для кожної групи станцій здійснено статистичний аналіз зміни значень пасажиропотоку за годинами доби і запропоновано функції, що описують даний процес. За значенням індексу кореляції (r) і середньої квадратичної помилки рівняння регресії (S_е) обрані функції, що адекватно описують процес надходження пасажирів на станції за годинами доби. Так, для станцій, для яких характерна наявність ранкової години “пік”, обґрунтовано використання функції вигляду

, (6)

де Y - прогнозоване значення пасажиропотоку за годину, % від добового потоку;

а, b, c - коефіцієнти апроксимації;

х - час доби, год.

Закономірність надходження пасажирів на станції з характерним вечірнім “піком” і характерним денним “піком” описується функцією вигляду

. (7)

Закономірність надходження пасажирів на станції з двома “піками” відповідає рівнянню вигляду

Y = a + bx + cx²+ dx³ + fx⁴+ gx⁵, (8)

де d, f, g, - коефіцієнти апроксимації.

У ролі міри достовірності рівнянь кореляційної залежності використовували середню квадратичну помилку рівняння регресії S_е. Якщо
S_е (середнє квадратичне відхилення, інакше стандартне відхилення), то використання рівняння регресії є доцільним. Аналіз одержаних даних показав, що використання всіх рівнянь регресії є доцільним, тому що для всіх випадків S_е .

Аналіз пасажиропотоків всередині години “пік” дозволив розрахувати значення відповідного коефіцієнта нерівномірності: К_в.н. змінюється від 1,033 до 2,154 при нормативних значеннях від 1,2 до 1,4. Перевищення нормативних значень істотно ускладнює роботу метрополітену.

Для коригування випуску рухомого складу на лінії залежно від дня тижня і місяця року необхідно знати значення відповідних коефіцієнтів нерівномірності. Для одержання цих коефіцієнтів потрібна інформація про зміну пасажиропотоків залежно від дня тижня і місяця року. Оскільки інформація про пасажиропотоки по АПП є достовірною, то інформація про зміну пасажиропотоків за місяцями року і днями тижня була взята із звітних відомостей метрополітену, яка одержана за допомогою АПП. Аналіз отриманих даних дозволив розрахувати значення коефіцієнтів нерівномірності: за місяцями року по метрополітену в цілому К_н.мес =1,095, по кожній станції він змінюється від 1,07 до 1,316; за днями тижня К_н.д.н. змінюється від 1,14 до 1,387.

Для одержання закономірностей, що описують процес обслуговування пасажирів на технічних елементах станцій, зроблена вибірка, яка складається з незалежних спостережень над випадковою величиною Х. За вибіркою побудовано емпіричний розподіл досліджуваної величини. Вид кривої розподілу визначає клас функції, яка описує цей процес.

Порівняння емпіричних і теоретичних даних, одержаних в результаті моделювання, виконували за допомогою спеціально підібраної випадкової величини - критерію згоди ² Пірсона.

Аналіз одержаних даних дозволив зробити висновки, що:

середній інтервал надходження до каси в годину “пік” на станціях із пасажирообміном понад 56239 пас./доб. (наприклад, станції “Університет”, “Барабашова”) дорівнює 4,13 с. Залежність частоти спостережень від інтервалів надходження пасажирів до каси F_н описується функцією

, (9)

де u - час обслуговування, с.;

час обслуговування одного пасажира в касі складає 12,23 с. Залежність частоти спостережень від часу обслуговування пасажирів біля кас F_об на основі статистичного масиву описується функцією

F_об= ae^bu . (10)

залежно від інтенсивності надходження пасажирів до каси змінюється час чекання обслуговування. При інтенсивному надходженні до каси людей середній час чекання складає 138 с, а максимальний час чекання досягає 310 с, при цьому черга складає 25 - 30 чоловік. У цьому випадку залежність частоти спостережень від часу чекання обслуговування пасажирів біля каси F_ч доцільно описувати функцією вигляду (9). В інших випадках (при зменшенні інтенсивності) вона описується рівнянням

F_ч=аu^b , (11)

при цьому середній час чекання обслуговування становить 71,17 с.

У роботі отримано математичні моделі, що описують процес надходження та обслуговування пасажирів біля кас, дозволяють визначити їхню пропускну спроможність. Це, в свою чергу, дозволить розрахувати раціональну кількість кас на станціях метрополітену, виходячи з умови, що час чекання обслуговування не перевищує значення, яке регламентується.

При проході через турнікет пасажир робить оплату за проїзд. Аналіз натурних спостережень свідчить, що час оплати за проїзд на кожному виді турнікету різний.

Аналіз закономірностей часу оплати за проїзд дозволив визначити, що для турнікетів, які приймають оплату у вигляді жетонів, жетонів і електронних карт, залежність частоти значень, що спостерігаються, від часу обслуговування подається як функція вигляду (11). Для турнікетів, які приймають оплату за проїзд у вигляді “LUM - card”, залежність частоти значень, що спостерігаються, від часу обслуговування F_LUM описується функцією

. (12)

Гіпотези про розподіл часу оплати за проїзд підтверджені за допомогою критерію згоди Пірсона.

Одержані математичні моделі, що описують процес обслуговування пасажирів на турнікетах, дозволяють визначити їхню пропускну спроможність, що, в свою чергу, дає змогу встановити необхідне число турнікетів кожного виду.

Розраховано пропускну спроможність службового входу з урахуванням коефіцієнта помилкового прорізу К₀. Аналіз руху потоку пасажирів через службовий вхід показав, що на службовому вході, в результаті впровадження розробленого комплексу заходів щодо удосконалення оплати, не виникає затримка пасажирів.

Зроблено оцінку якості наданої транспортної послуги на Харківському метрополітені без затримок і з затримками пасажирів на технічних елементах станції.

Без затримок на технічних елементах швидкість, з якою пасажир рухається в мережі метрополітену, складає V_к = L_п / T = 7,458 / 0,298 =
= 25,02 км/год., звідки можна зробити висновок, що узагальнений показник оцінки якості транспортної послуги дорівнює К = V_к / V_уч = 25,02 / 35,38 = 0,71.

У годину “пік” біля кас, турнікетів виникають недоцільні витрати часу пасажирів, викликані чергами, у зв'язку з чим швидкість руху пасажира в мережі метрополітену значно знижується V_к = L_п / T = 7,458 / 0,341 =
=21,87 км/год. Отже, якість наданої транспортної послуги зменшується К =
= V_к / V_уч = 21,87 / 35,38 = 0,61.

Аналіз результатів обчислень дозволив зробити висновок, що значення узагальненого показника з урахуванням затримок набагато менше, ніж значення цього показника без урахування затримок, що, в свою чергу, говорить, що якість обслуговування пасажира в години “пік” знижується. Для підвищення якості обслуговування пасажирів збільшено кількість кас, турнікетів і скоректовані графіки випуску поїздів на лінії для запобігання появі недоцільних витрат часу в пасажирів у години “пік” на станціях метрополітену.

У четвертому розділі на підставі даних натурних спостережень запропоновано подальший розвиток мережі метрополітену в м. Харкові. Встановлено, що найбільше значення пасажирообміну характерне для кінцевих станцій метрополітену (рис. 3), до яких більша частина пасажирів підвозиться наземним транспортом, що свідчить про необхідність розвитку ліній метрополітену.

З метою поліпшення якості обслуговування пасажирів запропоновано практичне застосування розробленої дисертантом методики для складання оптимального графіка випуску поїздів на лінію. Для цього адекватно пасажиропотокові необхідна інформація про зміну пасажиропотоку протягом доби. У даному розділі показано, як розрахувати прогнозоване значення пасажиропотоку в будь-який момент часу на будь-якій станції за допомогою математичних залежностей, що описують зміну пасажиропотоку за годинами доби і коефіцієнтів нерівномірності, що враховують зміну пасажиропотоку за місяцями року, днями тижня.

Аналіз складового часу пересування пасажира в транспортній мережі метрополітену дозволив виявити, що найбільші витрати часу спостерігаються: на чекання посадки в поїзд у годину “пік” - 85 с, на пересування пасажира підземними переходами - 91 с, на чекання обслуговування біля каси - 138 с.

Аналіз даних АПП свідчить, що на Харківському метрополітені існує 13 станцій, на яких значення пасажирообміну вище за середнє по метрополітену. На цих станціях характерні найбільш недоцільні витрати часу в пасажирів. У зв'язку з цим зроблено розрахунок пропускної спроможності кас, турнікетів. З урахуванням вхідного пасажиропотоку на станцію розраховано необхідна кількість кас, турнікетів кожного виду, щоб недоцільні витрати часу в пасажирів не перевищували задану величину. Для того, щоб оцінити затримки пасажирів на цих станціях у годину “пік”, виконано розрахунок недоцільних витрат часу пасажирів на Харківському метрополітені.

Висновки

Таким чином, у дисертаційній роботі науково обґрунтована та вирішена прикладна задача підвищення ефективності перевезення пасажирів у мережі метрополітену.

1. Проаналізовано сучасний стан завдань розвитку мережі метрополітену і підвищення ефективності та якості пасажирських перевезень. Показано, що одним з головних завдань в розвитку метрополітену є удосконалення організації процесу перевезення та обслуговування на станціях метрополітену. Для вирішення даного завдання створено інформаційну базу за результатами експериментального дослідження пасажиропотоків і на її підставі встановлено закономірності зміни пасажиропотоків у часі, зроблено аналіз недоцільних витрат часу пасажирів на технічних елементах станцій (особливо біля кас у години “пік”), визначено лімітуючі елементи станцій, де спостерігаються найбільш недоцільні витрати часу пасажирів, обґрунтовано розвиток мережі метрополітену.

2. Запропоновано, залежно від часу години “пік”, класифікацію станцій метрополітену. З урахуванням часу години “пік” для кожної групи станцій розроблена математична модель, що відображає закономірність зміни та дозволяє спрогнозувати число пасажирів, які надходять на станцію залежно від часу доби.

3. На підставі теорії черг і законів розподілу (Пуассона, показового та дозвільного) та імовірних властивостей потоку пасажирів визначені імовірнісні показники обслуговування пасажирів біля кас метрополітену з урахуванням інтенсивності потоку заявок, числа вимог й кількості обслуговуючих апаратів. Встановлено, що при інтервалі надходження пасажирів у години “пік” до каси менше 3 с їх потік є безперервним. Дано кількісну характеристику обслуговування пасажирів біля кас.

4. На підставі встановлених залежностей обслуговування пасажирів на турнікетах, доведено, що час обслуговування різний залежно від виду оплати. Так, на турнікеті, що приймає оплату у вигляді жетонів, середній час обслуговування складає 3,34 с, отже його пропускна спроможність дорівнює 1078 пас./год. На турнікеті, що приймає оплату у вигляді жетонів і електронних карт, середній час обслуговування складає 6,68 с і його пропускна здатність становить 539 пас./год. На турнікеті, що приймає оплату у вигляді “LUM-card”, час обслуговування складає 4,88 с, отже його пропускна здатність становить 738 пас./год. Для розрахунку пропускної спроможності службового входу необхідно враховувати коефіцієнт помилкового прорізу, що знижує ії величину.

5. Аналіз складових часу пересування пасажира по транспортній мережі метрополітену дозволив встановити, що найбільші непродуктивні витрати часу мають місце при очікуванні посадки в поїзд у годину “пік” - 85 с, при пересуванні пасажирів по підземних переходах - 91 с, при чеканні обслуговування в касі - 138 с.

6. Для оцінки якості наданої транспортної послуги залежно від реальних витрат часу пасажира на пересування запропоновано узагальнений показник К. З урахуванням недоцільних затримок пасажирів біля кас і турнікетів цей показник дорівнює К=0,61 що значно нижче без їх урахування (К=0,71). Це свідчить про те, що недоцільні затримки пасажирів, викликані чергами біля кас і турнікетів, знижують якість транспортної послуги.

7. Запропоновані в дисертаційній роботі класифікація, моделі, закономірності, показник оцінки транспортних послуг дозволили підвищити ефективність перевезення пасажирів у метрополітені за рахунок удосконалення графіка випуску поїздів на лінію, оптимізації кількості кас, турнікетів. Отримані результати досліджень і рекомендації використовуються для розвитку ліній метрополітену в генеральному плані м. Харкова до 2026 р., визначення графіка випуску поїздів на лінії, інтервалів між ними, раціонального числа кас, турнікетів і часу їхньої роботи, якості транспортного обслуговування на Харківському метрополітені. Вони впроваджені в навчальний процес ХНАМГ. Реалізація результатів роботи підтверджена довідками Управління містобудування й архітектури Харківської облдержадміністрації, Харківського метрополітену і Харківської національної академії міського господарства.

Список опублікованих робіт за темою дисертації

1. Гук В.И., Бондаренко Н.А., Гулевская В.В., Очеретенко С.В., Сосипатров А.М. Обследование пассажиропотоков на Харьковском метрополитене // Коммунальное хозяйство городов. - К.: Техніка. - 1998. - Вып. 16. - С. 103-104.

2. Очеретенко С.В. Закономерности пассажиропотоков на станциях метрополитена // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 77. - С. 21 - 23.

3. Очеретенко С.В. Динамика пассажироперевозок на Харьковском метрополитене // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 80. - С. 10 - 12.

4. Очеретенко С.В. Непроизводительные потери времени пассажиров на станциях метрополитена // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 82. - С. 13 - 15.

5. Очеретенко С.В. Пропозиції щодо підвищення якості обслуговування пасажирів в Харківському метрополітені у ХХI столітті // Тези міжрегіональної науково-практичної конференції “Стратегія розвитку України до 2010 року”. Секція № 3: “Складові забезпечення реалізації регіональної соціально-економічної політики”. - Харків: УАДУ(ХФ), Екограф. - 2000. - С. 60-62.

6. Очеретенко С.В. Совершенствование организации пассажиропотоков на метрополитене // Містобудування та територіальне планування. - К.: КНУБА. - 2003.-Вип. 14. - С. 117-123.

Анотації

Очеретенко С. В. Розвиток мережі метрополітену на основі закономірностей формування пасажиропотоків (на прикладі Харківського метрополітену). - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.20 - Містобудування та територіальне планування. - Київський національній університет містобудування та архітектури. Київ, 2004.

Дисертація присвячена питанням розвитку мережі метрополітену і підвищення якості обслуговування пасажирів на основі закономірностей формування пасажиропотоків.

У роботі виконаний аналіз загального стану питань організації перевізного процесу на міському громадському транспорті. Зроблено класифікацію станцій залежно від години “пік”. Запропоновано математичні моделі, що описують процес надходження пасажирів на станції залежно від години “пік”. Зроблено моделювання процесів надходження, обслуговування пасажирів біля кас. Запропоновано залежності, що описують процес чекання обслуговування біля кас залежно від інтенсивності пасажиропотоку. Зроблено моделювання процесу обслуговування пасажирів на турнікетах залежно від його типу. Запропоновано узагальнений показник оцінки якості, наданої транспортної послуги пасажиру на метрополітені. Запропоновано розвинути мережу метрополітену.

Ocheretenko S.V. Development of Metro network in compliance with regularity of passenger stream forming (by the example of Kharkiv's Metro). - The manuscript.

A thesis submitted for the scientific degree of Candidate of Sciences in speciality 05.23.20 - Town and territorial planning. - Kyiv National University of Town-planning and Architecture, Kyiv, 2004.

The dissertation is devoted to Metro network development and increasing of service quality on the basis of regularity of passenger stream forming.

In the work the analysis of a general status of municipal public traffic organization is carried out. Classification of stations depending on "peak hours" is made. Processes of passenger entrance, paying a fare, passing through the turnstile are modeled. Mathematical models which describe a process of passenger entering into stations depending on "peak hours" are offered. The dependence of service time at a cash department on intensity passenger stream is offered. The generalized index of Metro service quality is offered.

Очеретенко С. В. Развитие сети метрополитена на основе закономерностей формирования пассажиропотоков (на примере Харьковского метрополитена). - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.20 - Градостроительство и территориальное планирование. - Киевский национальный университет строительства и архитектуры. Киев, 2004.

Диссертация посвящена решению вопросов совершенствования транспортной сети метрополитена за счет развития линий метрополитена, рациональной организации движения поездов на линиях метрополитена, прогнозирования пассажиропотоков и повышения качества обслуживания пассажиров. В качестве примера выбран Харьковский метрополитен. Работа выполнена в соответствии с концепциями развития Харьковского метрополитена.

В работе выполнен анализ общего состояния вопросов организации перевозочного процесса на городском скоростном общественном транспорте.

Предложена информационная модель, на основе которой производится моделирование пассажиропотоков, и схема - распределение мест задержек пассажиров на станции, на основании которой установлены места, где происходит обслуживание пассажиров на станции.

Произведена классификация станций в зависимости от времени часа “пик”. Разработаны математические модели, которые описывают процесс поступления пассажиров на станции в зависимости от часа “пик”. Эти модели позволяют прогнозировать процесс поступления пассажиров на станцию, в соответствии с чем необходимо осуществлять выпуск поездов на линию. Для корректировки пассажиропотоков в зависимости от дня недели и месяца года используются соответствующие коэффициенты неравномерности.

Проведено моделирование процессов поступления, обслуживания пассажиров у кассы. Определены зависимости, которые описывают закономерности времени ожидания обслуживания у кассы в зависимости от интенсивности поступающего потока.

На Харьковском метрополитене действуют турникеты, принимающие оплату в виде жетонов, “LUM-card”, жетонов и электронных карт. В связи с этим произведено моделирование процесса обслуживания пассажиров у турникетов для каждого типа.

Предложен обобщенный показатель оценки качества предоставляемой транспортной услуги на метрополитене. Этот показатель позволяет оценить, на сколько снижается скорость и тем самым качество предоставляемой транспортной услуги пассажира из-за непроизводительных затрат времени пассажиров.

Установлено, что для Харьковского метрополитена характерно неравномерное распределение пассажиропотока в пространстве, с большими значениями пассажирообмена, которые наблюдаются на конечных станциях, что, в свою очередь, определяет необходимость развития сети метрополитена.

Результаты диссертационной работы внедрены на Харьковском метрополитене, учтены при проектировании развития линий метрополитена в генеральном плане г. Харькова на 2026 г., а также используются в учебном процессе ХНАГХ.

Размещено на Allbest.ru