Повышение эффективности использования автобусов при выполнении городских пассажирских перевозок в городе Гомель - дипломная работа
Введение
Автомобильный пассажирский транспорт является основным видом транспорта для поездок на короткие и средние расстояния. Автомобильный транспорт представляет собой одну из крупнейших отраслей народного хозяйства со сложной и многообразной техникой и технологией, а также специфической организацией и системой управления.
В условиях резкого спада производства и снижения жизненного уровня населения показывает, что уровень пассажирских перевозок, как правило, не соответствует современным требованиям, предъявляемым к качеству перевозок пассажиров.
Зачастую не обеспечивается установленное нормами время поездок, что объясняется низкими скоростями движения автобусов, необходимостью совершать пересадки из-за несовершенства маршрутной сети и потерями времени на подходы к остановкам. В часы пик поездки совершаются с нарушением установленных норм наполнения подвижного состава.
перед предприятиями осуществляющими городские пассажирские перевозки, всегда встаёт задача оптимизации перевозочной деятельности, достижения ситуации, когда спрос на перевозки совпадал бы с предложением, при минимальных транспортных издержках.
Достичь такого равновесия практически невозможно. На сегодняшний день реально при помощи комплексного решения задач по оптимизации процессов перевозки.
Большое влияние на организацию перевозок пассажиров и повышение эффективности использования пассажирского транспорта оказывает неравномерность распределения пассажиропотоков во времени.
Исходной базой для разработки мероприятий по совершенствованию процесса транспортного обслуживания населения является информация об особенностях формирования общей и транспортной подвижности населения, о размере и направлениях пассажиропотоков, их изменении в пространстве и во времени.
Данные о величине пассажиропотоков позволяют представить реальное состояние существующего положения и на этом основании делать выводы о направлении совершенствования организации перевозок. Колебания пассажиропотоков отличаются определенной закономерностью. Наибольший интерес представляют колебания по часам суток, так как данные о размерах и характере часовых потоков служат основанием для выбора эффективного типа подвижного состава и его количества; расчета показателей, характеризующих движение автобусов; составление расписания движения; организации эффективных графиков работы автобусных бригад.
В связи с этим важное значение имеет точность и скорость определения объема перевозок пассажиров в конкретный момент времени. Традиционными методами обследования и построения картограмм изменения суточных пассажиропотоков сделать это можно лишь по истечении некоторого временного отрезка. Вместе с тем совокупное поведение всех пассажиров подчиняется определенной закономерности, которая может быть описана одним из вероятностных законов распределения случайных величин. Задача состоит в определении количества транспортных средств (интервала движения), необходимых для освоения сложившегося пассажиропотока, а также выборе оптимальной формы работы (по расписанию или интервалу). Такая задача решается при переходе от внепиковых периодов к пиковым и обратно.
Также необходимо уделить внимание организации работы водителей и кондукторов, то есть соблюдение требований Положения о рабочем времени и времени отдыха водителей автомобильного транспорта.
Нельзя оставить без внимания и объемы транспортных выбросов вредных веществ в атмосферу на дорогах общего пользования. Так как экологический вопрос, особенно в крупных городах, поставлен очень жестко, то необходимо определить воздействия транспортных средств на окружающую среду.
1 Анализ системы городских автобусных перевозок пассажиров
1.1 Анализ методов повышения эффективности использования автобусов
Основной задачей организации движения городского транспорта является обеспечение наиболее высокого качества пассажироперевозок при минимальной себестоимости. Качество пассажироперевозок оценивают регулярностью движения автобусов, величиной маршрутного интервала, наполнением автобусов, затратами времени населения в поездках, скоростью сообщения и комфортабельностью транспортного обслуживания. Повышение качественных показателей транспортного обслуживания приводит к росту себестоимости пассажироперевозок. Поэтому требование максимизации качественных показателей пассажироперевозок и минимизации их себестоимости противоречат друг другу. Если к тому же учесть нерегулируемые случайные колебания пассажиропотоков во времени и по длине транспортной сети, неизбежные задержки движения маршрутного пассажирского транспорта при работе в общем потоке уличного движения и т. д., то станет очевидным, что составление оптимального плана движения представляет собой весьма сложную задачу. План движения с одной стороны, должен быть достаточно напряженным, т.е. должен быть рассчитан на максимальный выпуск подвижного состава на линию, максимальное полезное использование продолжительности рабочей смены автобусных бригад, реализацию максимальной скорости движения и т. д. Все это будет способствовать снижению себестоимости и повышению качества пассажироперевозок. Но, с другой стороны, в плане движения должны быть заложены достаточные резервы и по выпуску подвижного состава с учетом возможных замен автобусов на линии, и по скорости движения с учетом необходимости запасов времени на нагон при различных сбоях движения и т. д.
Исходной базой для разработки мероприятий по совершенствованию использования автобусов является информация об особенностях формирования общей и транспортной подвижности населения, о размере и направлениях пассажиропотоков, их изменении в пространстве и во времени.
Наиболее распространёнными способами определения пассажиропотоков в настоящее время в практике транспортных организаций являются натурные обследования. По способу проведения обследования подразделяются на сплошные и выборочные. Каждое из этих обследований может производиться несколькими методами: табличным, силуэтным, анкетным [20].
Натурные методы обследования весьма точны (погрешность около 5 % [10]), но обладают серьёзными недостатками. Во-первых, они требуют больших затрат денежных и людских ресурсов для их проведения. Во-вторых, как правило, требуют довольно много времени на обработку результатов, вследствие чего результаты обследования появляются с опозданием и часто уже не несут достоверной информации о реальных пассажиропотоках. Кроме того, в результате обследования можно получить пассажиропотоки только в существующей маршрутной сети.Энтропийный подход для решения транспортных проблем был применён Вильсоном в 1967 году и позднее часто использовался при моделировании выбора при решении транспортных задач (выбор места назначения, вида транспорта, маршрута следования) [28].Заболоцкий Г. А. особое внимание уделяет методам прогнозирования пассажиропотоков при помощи экстраполляционных методов[19].
По мнению Аррака А.О. существует проблема оценки работы пассажирского транспорта в экономическом и социальном аспектах и их согласования. поскольку факторы экономической и социальной эффективности изменяются различными темпами и зачастую в различном направлении. Иначе говоря, решения эффективные в экономическом смысле могут отрицательно сказаться на социальных аспектах, а именно повышении транспортной усталости, снижение качества перевозок.
Экономический аспект эффективности пассажирских перевозок означает удовлетворение потребностей населения в перевозках с возможно меньшими затратами труда и выражается в:
целесообразности использования ресурсов (трудоемкости, фондоемкости, материалоемкости);
эффективности материального производства и результативности работы непроизводственной сферы. Слаженная работа транспорта имеет значение в повышении результативности работы в других областях.
Автор разделяет производственные фонды на две группы. К первой он относит не влияющие непосредственно на качество перевозок (ремонтная база, здания и сооружения). Ко второй группе – влияющие на качество перевозок (транспортные средства, вокзалы, станционные сооружения и др.).
Рассматривая вопросы экономической эффективности работы пассажирского городского транспорта Аррак А.О предложил в качестве критериев оценки эффективности применять производительность транспортных средств, затраты, качество транспортного обслуживания населения, энергоемкость и материалоемкость, безопасность движения и охрана окружающей среды. Совершенно справедливо отмечает противоречивость, возникающую при выборе единиц измерения объемов выполненной работы пассажирского транспорта (в пассажирах или пассажирокилометрах). Если перевозка совершена по кратчайшему пути, то в таком случае величина транспортной работы отраженная в пассажирокилометрах будет минимальна, что эффективно с точки зрения пассажира и не эффективно с точки зрения перевозчика. Если же производить измерения в количестве перевезенных пассажиров то снизится качество транспортного обслуживания ввиду увеличения коэффициента пересадочности. Повысить экономическую эффективность перевозок он предлагает за счет увеличения регулярности и культуры обслуживания, достижения оптимального уровня сменности, изучения пассажиропотоков и увеличения прямолинейности маршрутов.
В работе развитие и эффективность пассажирских перевозок Аррак формулирует основную цель перевозочного процесса как экономию затрат времени. В каждом конкретном случае определить затраты времени невозможно и поэтому приходится пользоваться средними значениями показателей. Их можно установить при помощи обследований, но это трудоемко и дорого. Автор работы предлагает определять элементы затрат времени на совершение поездки, пользуясь параметрами транспортной сети и эксплуатационными показателями.
Качество пассажирских перевозок он предлагает оценивать по отношению накладных расходов времени (сумма времени подхода пассажира к остановочному пункту, времени ожидания посадки и времени следования от остановочного пункта к цели поездки) к времени поездки, а также сумме времен ожидания посадки и времени поездки. Возможность экономии времени заложено в сокращении данных элементов, в особенности времени ожидания посадки. Сумма времен подхода к остановочному пункту и ожидания дает оценку рациональности и точности движения транспорта. Для повышения качества им предлагается два пути: первый – уменьшение времени подхода путем развития сети и второй – снизить время ожидания за счет увеличения интенсивности [3].
Система управления пассажирскими объединениями автомобильного транспорта обеспечивает подготовку обоснованных планов перевозок и их качественное выполнение, то есть по двум направлениям.
Первое направление деятельности системы управления связано с разработкой, обоснованием и утверждением рационального плана организации движения автобусов. Система предусматривает решение следующих задач: обоснование объемов пассажирских перевозок; установление средней дальности поездок; расчет основных технико-эксплуатационных показателей; распределение пассажиропотоков по маршрутам; разработка маршрутной системы и ее оптимизация; распределение подвижного состава по маршрутам и автотранспортным предприятиям; нормирование скоростей; выбор рациональной системы организации труда водителей; разработка расписаний движения автобусов по маршрутам; выбор схем размещения остановок, стоянок и оборудования для них; определение потребного числа автобусов и автомобилей-такси; составление графиков выпуска подвижного состава на линию и др.
Показателями эффективности использования автобусов являются: энергоемкость перевозок, их материалоемкость, трудоемкость использования, производительность, себестоимость перевозок, приведенные затраты и объем перевезенных пассажиров [13].
Энергоемкость перевозок Э - это количество энергии, расходуемой на их выполнение конкретным автомобилем, ккал/100 пасс.-км:
, (1.1)
где
-количество автомобильного топлива, расходуемого на перевозки, л;
-плотность топлива;
-теплотворная способность топлива, ккал;
-производительность, пасс.-км.
Материалоемкость перевозок М показывает количество материалов, расходуемое на выполнение определенной транспортной работы, кг/1000 пасс.-км:
, (1.2)
где
-масса материала в конструкции автомобиля, кг;
-масса материала, расходуемая в процессе эксплуатации за амортизационный срок службы, кг;
-амортизационный срок службы автомобиля, лет;
-коэффициент использования материала в производстве.
Трудоемкость использования Тр есть количество труда всех категорий трудящихся, приходящееся на единицу транспортной продукции, чел.-ч/100 пасс.-км:
, (1.3)
где Трвк, Трор, Трау-трудовые затраты соответственно водителей и кондукторов, на техническое обслуживание и ремонт автомобилей, административно-управленческих работников, чел.-ч.
Производительность автомобиля Wq определяется числом перевезенных пассажиров, а Wp-числом выполненных пасс.-км, за единицу времени:
, (1.4)
, (1.5)
где
-номинальная вместимость автобуса, пасс;
,
-соответственно статический и динамический коэффициенты использования вместимости;
-коэффициент сменности пассажиров;
-среднее расстояние перевозки, км;
-время рейса, ч.
Себестоимость перевозок S определяется отношением суммы расходов, связанных с выполнением перевозок за определенный период времени, к выполненной за это же время транспортной работе, р./пасс.-км:
, (1.6)
где
-сумма переменных расходов на 1 км пробега, руб;
-эксплуатационная скорость, км/ч;
-сумма постоянных расходов на 1 ч работы, руб.
Приведенные затраты Зп представляют собой сумму эксплуатационной себестоимости и годового эффекта использования капитальных вложений, отнесенных к единице транспортной продукции, р./100 пасс.-км:
, (1.7)
где
-нормативный коэффициент эффективности;
-капитальные вложения;
-ликвидационная стоимость транспортных средств.
Объем перевозок пассажиров Qав представляет собой фактическое количество перевозимых пассажиров за определенный период времени:
, (1.8)
где
-объем перевозок пассажиров, пасс;
-среднее время нахождения автомобиля в наряде, ч;
-эксплуатационная скорость, км/ч;
-коэффициент использования пробега,
-вместимость автобуса, пасс;
-коэффициент использования вместимости,
-автомобиле-дни работы;
-средняя дальность поездки пассажира, км.
Среднее время в наряде для автобусных парков зависит от размера объема перевозок на обслуживаемых маршрутах, его колебаний в течении суток, протяженности маршрута и т.д.
Эксплуатационная скорость зависит от планировки города, длины перегона, модели автобуса, а также от простоев на конечных остановках, остановочных пунктах, между остановками, вызванными условиями движения.
Коэффициент использования пробега в автобусных парках всегда бывает высоким. Уменьшение коэффициента использования пробега может быть вызвано увеличением нулевых пробегов за счет заездов в парк из-за технических неисправностей.
Вместимость автобуса определяется его конструкцией и является величиной постоянной. Коэффициент использования вместимости в значительной степени зависит от стабильности пассажиропотоков, от их колебаний по временам года и часам суток.
Реализация функций управления по второму направлению обеспечивает контролирование, регулирование и координацию работы подвижного состава при выполнении планов перевозок пассажиров в условиях многочисленных внешних и внутренних факторов неустойчивости.
Внешними факторами неустойчивости перевозочного процесса являются неравномерность интенсивности транспортного потока во времени и пространстве, рассогласованность работы технических средств регулирования дорожного движения, изменчивость дорожно-климатических условий и др. Основным внутренним фактором неустойчивости транспортного процесса является техническое состояние подвижного состава, которое может явиться причиной отказов его узлов и агрегатов, потерь рабочего времени.
Совместное действие факторов неустойчивости, невозможность определить все причины того или иного результата деятельности пассажирского транспорта требуют рассматривать его как сложную хозяйственную систему. Это, в свою очередь, вызывает необходимость разработки и использования специальных вероятностных методов и человеко-машинных процедур принятия решений при управлении перевозками пассажиров.
Производственные объединения пассажирского автомобильного транспорта в первую очередь нуждаются в объективной оценке текущего состояния системы управления и результатов производственной деятельности. Такая оценка затруднена по ряду причин, в том числе из-за:
отсутствия обоснованного критерия оптимальности, обеспечивающего правильную оценку состояния хозяйственной системы отрасли и качества управления ею;
отсутствия совершенной методики прогнозирования объемов перевозок пассажиров, обеспечивающей разработку прогнозов как в целом по региону, так и по административным районам и городам;
сложности обоснования требуемого горизонта прогноза и определения достигнутой степени точности прогностических оценок;
сложности учета циклических составляющих перевозок при построении прогностических функций;
отсутствия научно обоснованной методики формирования сбалансированных технико-экономических планов отрасли и алгоритмов управления, обеспечивающих высокую эффективность и необходимую скорость выполнения плановых заданий, перевода за минимальный промежуток времени хозяйственной системы в наивыгоднейшее для данных условий состояние.
1.2 Анализ технологии перевозок пассажиров автобусами в городе Гомеле
Организация движения автобусов в городе Гомеле осуществляться по маршрутному принципу.
Сущность маршрутного принципа пассажироперевозок состоит в организации движения транспортных средств по определенным, заранее установленным направлениям – маршрутам, разделенным остановочными пунктами на отдельные участки – перегоны. Режим движения на маршруте представляет собой чередование пусков, выбега, торможения и стояния на остановочных пунктах для осуществления пассажирообмена. Характеристики организации движения этого типа определяют длина перегона, наибольшая скорость, достигаемая автобусом на перегоне, ходовые время и скорость на перегоне, скорости сообщения и эксплуатационная.
Маршрутный принцип пассажироперевозок позволяет:
принудительно организовать и оптимально распределить пассажиропотоки на транспортной сети;
освоить огромные пассажиропотоки при минимальном использовании площади городских проездов по сравнению с внемаршрутной организацией движения по принципу свободного выбора пассажирами направлений движения в пределах заданной транспортной сети;
оборудовать маршруты различными устройствами, повышающими комфорт транспортного обслуживания (павильонами для ожидания транспорта, посадочными площадками и т. д.).
Для выполнения перевозок пассажиров организованы маятниковые маршруты, которые, в свою очередь, в зависимости от их расположения на территории обслуживаемого района разделяются на: диаметральные, соединяющие периферийные районы города и проходящие через центр; радиальные, соединяющие периферийные районы города с центральной его частью; полудиаметральные, проходящие через центр города и городские районы, но не диаметрально расположенные; тангенциальные, соединяющие отдельные периферийные районы и не проходящие через центр; вылетные, выходящие за пределы обслуживаемого района.
Характеристика городских автобусных маршрутов по видам представлена в таблице 1.1.
Таблица 1.1-Характеристика городских автобусных маршрутов
Номер маршрута
Наименование маршрута
Вид маршрута
Протяженность маршрута, км
1
Вокзал-Любенский
радиальный
7,3
2
Радиозавод-Радиологический центр
тангенциальный
20,4
3
Вокзал-Нефтебаза
радиальный
12,9
4
Вокзал-Берёзки
радиальный
10,6
5
Клёнковский-ЗЛиН
тангенциальный
11,8
6
Вокзал-ЗСУ-ПТУ
радиальный
6,4
7
Вокзал- Клёнковский
радиальный
9,9
7а
Вокзал- Клёнковский
радиальный
10,0
8
Вокзал-Мильча
радиальный
10,9
8а
Вокзал-ЗЛиН
радиальный
8,7
9
Вокзал -Универсам ОТС
радиальный
7,6
10
Вокзал -Универсам ОТС
радиальный
9,5
11
Вокзал-ул.Чернышевского
радиальный
8,9
12
Зайцева-Н.Ополчения
полудиаметральный
16,1
13
Любенский-Химзавод
тангенциальный
10,8
13а
Любенский-Урицкое
вылетный
18,0
15
Вокзал-Запад.р-он
радиальный
8,2
16
Вокзал- Медгородок
радиальный
12,1
19
Вокзал-Агрофирма
радиальный
10,0
20
Вокзал- Медгородок
радиальный
12,5
21
Вокзал-Урицкое
вылетный
20,4
21а
Вокзал-Урицкое
вылетный
22,5
22
Любенский-ЗЛиН
тангенциальный
11,3
23
Торг.обор-Осовцы
тангенциальный
7,2
24
Медгородок-Залинейный
тангенциальный
9,3
25
Кормаш-- Медгородок
тангенциальный
12,5
27
Вокзал-Ст.Волотова
радиальный
8,5
28
Вокзал-Мельников Луг
радиальный
6,9
29
Универмаг-Мельников Луг
радиальный
3,0
31
З-д Кристалл-Березки
полудиаметральный
15,3
46
Торг.обор-Рандовка
тангенциальный
8,5
Автобусы работают по расписанию, которое опирается на установленные нормы скоростей движения и времени простоев на остановках. Особенностью работы по расписанию является отсутствие у водителей возможности самостоятельно изменять время рейса и оборота. Недостаток времени на движение автобуса по маршруту вызывает нерегулярность работы и снижение безопасности, а излишек времени уменьшает производительность работы автобусов и увеличивает время поездки пассажиров. Нормирование скорости производится по рейсам. Пробег автобуса по маршруту в обоих направлениях считается оборотным рейсом. При установлении времени оборота выявляют его составные элементы: время непосредственного движения; время простоя на промежуточных остановочных пунктах; время задержек по причинам интенсивного движения и особых условий маршрута; время замедленного движения, вызванного неблагоприятными дорожными условиями; время отстоя на конечных пунктах. Действительные скорости обычно значительно отличаются от тех, которые можно получить из динамических характеристик. Скорости движения автобусов не остаются постоянными в течении дня, они изменяются также по часам периода движения, неодинаковы на различных маршрутах и различаются по перегонам. Продолжительность отстоя автобусов на конечных пунктах устанавливается дифференцированно по часам периода движения и определяется в зависимости от протяженности маршрута, времени рейса и условий движения. Простои на промежуточных остановках зависят в основном от типа подвижного состава и пассажирообмена остановочного пункта.
Режим работы автобусов на маршрутах в будние и выходные дни представлен в таблицах 1.2 и 1.3, соответственно.
Таблица 1.2- Режим работы автобусов на маршрутах в будние дни
Номер маршрута
Количество автобусов на маршрутах по часам суток
Время
оборота,
мин
6-7
7-11
11-15
15-20
20-24
1
5
9
5
8
4
58
2
-
7
-
4
-
114
3
3
3
3
3
2
90
4
5
8
5
6
3
70
5
2
8
2
7
2
78
6
2
2
2
2
2
52
7
-
3
-
3
-
74
7А
4
4
4
4
4
74
8
3
4
3
4
2
71
8А
3
4
3
4
3
71
10
2
3
2
3
2
76
11
5
9
5
8
1
72
12
5
8
5
8
5
115
13
-
1
-
-
-
64
13А
-
1
-
-
-
98
15
2
3
2
3
2
66
16
6
10
6
9
4
88
19
2
2
2
2
1
70
20
3
6
3
6
2
94
21
3
5
3
4
2
126
22
2
3
2
3
2
78
24
-
1
-
1
-
68
25
3
6
3
6
2
88
27
2
4
2
4
2
64
28
2
4
2
5
2
58
29
-
2
-
-
-
24
31
-
1
-
1
-
94
Таблица 1.3- Режим работы автобусов на маршрутах в выходные дни
Номер маршрута
Количество автобусов на маршрутах по часам суток
Время
оборота,
мин
6-7
7-11
11-15
15-20
20-24
1
7
7
7
7
5
58
3
2
2
2
2
1
84
4
5
5
5
5
3
70
5
1
1
1
1
-
78
6
2
2
2
2
2
52
7
2
2
2
2
2
71
7А
2
2
2
2
2
71
8
2
2
2
2
2
76
9
6
6
6
6
4
58
10
3
3
3
3
2
76
11
5
5
5
5
4
72
12
5
5
5
5
5
115
15
2
2
2
2
2
66
16
8
8
8
8
5
88
19
2
2
2
2
1
70
20
3
3
3
3
2
94
21А
3
3
3
3
2
126
22
2
2
2
2
-
80
23
1
1
1
-
-
48
25
2
2
2
2
-
88
46
1
1
1
-
-
56
27
2
2
2
2
2
64
28
4
4
4
4
2
58
В каждый конкретный момент времени в автобусе находится определенное число пассажиров, которое может быть меньше или больше номинальной вместимости. Степень использования вместимости оценивается коэффициентом наполнения.
Статический коэффициент наполнения:
, (1.9)
где
-фактическое количество перевозимых пассажиров, пасс;
-возможное количество перевозимых пассажиров, пасс.
Возможное количество перевозимых пассажиров определяется производительностью автобуса при условии полного использования номинальной вместимости и фактическом коэффициенте сменности, в соответствии с формулой (1.4). Фактическое количество перевозимых пассажиров определяется часовым пассажиропотоком на маршруте.
Произведем расчет суммарной часовой производительности автобусов и статического коэффициента наполнения на примере маршрута №1 «Вокзал-Любенский» в период времени с 6-00 до 7-00:
Результаты расчетов суммарной часовой производительности автобусов и статического коэффициента наполнения по периодам суток для всех маршрутов производятся аналогично и сведены в таблицы 1.4 и 1.5.
Таблица 1.4-Суммарная часовая производительность автобусов по периодам суток
Номер маршрута
Производительность автобусов на маршрутах по часам суток, пасс/ч
6-7
7-11
11-15
15-20
20-24
1
2813
5063
2813
4500
2250
2
-
1988
-
1136
-
3
1157
1157
1157
1157
771
4
2315
3704
2315
2778
1389
5
831
3324
831
2909
831
6
1246
1246
1246
1246
1246
7
-
1370
-
1370
-
7А
1826
1826
1826
1826
1826
8
1280
1706
1280
1706
853
8А
1368
1824
1368
1824
1368
10
852
1278
852
1278
852
11
810
1458
810
1296
162
12
1408
2252
1408
2252
1408
13
-
507
-
-
-
15
981
1472
981
1472
981
16
2944
2944
2944
2944
1840
19
926
926
926
926
463
20
1034
2067
1034
2067
689
21
771
1285
771
1028
514
22
831
1247
831
1247
831
23
675
675
675
-!
-
24
-
477
-
477
-
25
1104
2208
1104
2208
736
27
1013
2026
1013
2026
1013
28
1117
2234
1117
2793
1117
29
-
2700
-
-
-
31
-
345
-
345
-
46
579
579
579
-
-
Таблица 1.5-Наполнение автобусов на маршрутах по часам суток
Номер маршрута
Наполнение автобусов на маршрутах по часам суток
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
1
0,12
0,5
0,39
0,22
0,21
0,27
0,24
0,22
0,2
0,16
0,19
0,55
0,41
0,2
0,32
0,27
0,1
0,02
2
0,33
0,85
0,29
0,3
0,22
0,18
0,6
0,28
1,04
0,79
0,34
0,28
3
0,36
0,71
0,62
0,75
0,79
0,85
0,73
0,35
0,44
0,61
0,6
0,97
0,82
0,31
0,37
0,3
0,17
0,09
4
0,38
0,86
0,42
0,22
0,33
0,67
0,62
0,65
0,65
0,56
0,25
1
0,7
0,43
0,59
0,56
0,33
0,07
5
0,34
0,48
0,09
0,07
0,09
0,4
0,38
0,44
0,37
0,13
0,25
0,65
0,35
0,09
0,23
0,12
6
0,04
0,9
0,11
0,11
0,09
0,22
0,18
0,15
0,16
0,17
0,22
0,84
0,77
0,09
0,08
0,06
7
0,12
1,1
0,35
0,29
0,33
0,24
0,22
0,16
0,14
0,28
0,3
0,82
0,73
0,24
0,14
0,11
0,07
7а
0,12
0,78
0,22
0,24
0,32
0,19
0,11
0,09
0,14
0,36
0,3
0,87
0,66
0,16
0,14
0,1
0,07
0,02
8
0,24
0,94
0,43
0,48
0,42
0,42
0,34
0,25
0,18
0,16
0,36
0,81
0,68
0,21
0,28
0,13
0,09
0,04
8а
0,11
0,67
0,13
0,1
0,23
0,38
0,3
0,23
0,16
0,09
0,13
0,71
0,66
0,13
0,24
0,24
0,15
9
0,05
0,4
0,08
0,05
0,11
0,05
0,07
0,05
0,05
0,04
0,07
0,4
0,38
0,09
0,1
0,06
0,04
0,03
10
0,34
0,76
0,44
0,47
0,48
0,58
0,72
0,82
0,42
0,29
0,35
1,25
1,12
0,24
0,24
0,21
0,12
11
0,44
0,85
0,53
0,48
0,36
0,33
0,33
0,55
0,77
0,45
0,6
0,94
0,72
0,29
0,12
0,1
0,18
0,5
12
0,44
0,77
0,34
0,38
0,29
0,42
0,33
0,3
0,26
0,19
0,28
0,69
0,53
0,27
0,34
0,25
0,16
0,11
13
0,36
0,94
0,45
15
0,08
0,82
0,1
0,08
0,09
0,16
0,15
0,14
0,07
0,05
0,05
0,46
0,3
0,08
0,08
0,07
16
0,12
0,85
0,46
0,35
0,32
0,38
0,26
0,26
0,26
0,27
0,36
0,91
0,77
0,38
0,42
0,32
0,17
0,1
19
0,17
0,87
0,34
0,31
0,25
0,32
0,36
0,28
0,19
0,27
0,36
0,97
0,77
0,22
0,35
0,3
0,17
20
0,31
0,8
0,18
0,2
0,33
0,48
0,53
0,67
0,54
0,23
0,26
0,76
0,71
0,21
0,63
0,45
0,27
21
0,37
0,93
0,16
0,15
0,11
0,15
0,13
0,11
0,23
0,22
0,12
1,14
0,88
0,15
0,24
0,24
0,11
22
0,48
0,79
0,26
0,22
0,21
0,48
0,44
0,41
0,41
0,3
0,28
0,8
0,69
0,27
0,25
0,21
0,17
23
0,07
0,18
0,15
0,15
0,06
0,1
24
0,06
0,36
0,17
0,09
0,13
0,19
0,12
1,18
0,92
25
0,39
0,87
0,24
0,24
0,24
0,33
0,25
0,33
0,35
0,27
0,3
0,81
0,74
0,24
0,19
0,44
0,2
0,13
27
0,17
0,75
0,29
0,18
0,13
0,5
0,52
0,55
0,48
0,17
0,08
0,59
0,62
0,13
0,21
0,23
0,15
0,08
28
0,19
0,58
0,1
0,11
0,08
0,16
0,24
0,14
0,21
0,06
0,06
0,42
0,41
31
1,11
0,3
0,2
0,35
0,51
0,66
0,51
46
0,21
0,23
0,32
0,31
0,16
0,35
1.3 Вывод
Производительность автобуса является основным обобщающим показателем эффективности использования подвижного состава.
Проанализировав формулы производительности (1.4) и (1.5) можно сделать вывод, что на производительность прямо пропорционально влияют вместимость подвижного состава, коэффициент ее использования, коэффициент сменности пассажиров, а обратно пропорционально - время рейса.
Варьировать вместимостью подвижного состава в широком диапазоне не представляется возможным из-за ограниченности модельного ряда автобусов используемых для городских пассажирских перевозок, коэффициент сменности пассажиров – нерегулируемая величина, имеющая случайный характер, следовательно, оперирование данными показателями для повышения эффективности использования не принесет значительного результата.
Для повышения производительности необходимо уменьшать время рейса и повышать наполняемость подвижного состава.
Чтобы уменьшить время рейса необходимо увеличивать скорость сообщения, то есть, увеличивать техническую скорость и уменьшать время простоя на промежуточных остановочных пунктах. Увеличение технической скорости невозможно из условий безопасности дорожного движения, а уменьшение времени простоя на промежуточных остановочных пунктах вызовет ухудшение качества обслуживания пассажиров.
Как показал анализ технологии перевозок пассажиров автобусами в городе Гомеле среднечасовая наполняемость автобусов очень низкая (таблица 1.5), следовательно, для повышения производительности необходимо увеличивать коэффициент использования вместимости путем рациональной организации движения автобусов на маршрутах, то есть, в зависимости от пассажиропотока определять необходимое количество единиц подвижного состава по часам суток, а также его оптимальную вместимость.
2 Статистическое исследование изменения пассажиропотоков во времени
городской автобус пассажиропоток перевозка
2.1 Теоретические основы статистического исследования пассажиропотоков
Большое влияние на организацию перевозок пассажиров и повышение эффективности использования пассажирского транспорта оказывает неравномерность распределения пассажиропотоков во времени. Наибольший интерес представляют колебания по часам суток, так как данные о размерах и характере часовых потоков служат основанием для выбора эффективного типа подвижного состава и его количества; расчета показателей, характеризующих движение автобусов; составление расписания движения; организации эффективных графиков работы автобусных бригад. Колебания пассажиропотоков по часам суток связаны с режимом работы предприятий и организаций, учебных заведений, организаций культурно-бытового назначения. Значительную утреннюю и вечернюю пассажиронапряженность создают трудовые поездки населения между промышленными районами и жилыми массивами в данный отрезок времени. В будние дни имеет место два пиковых периода. Первый (утренний) характеризуется небольшой продолжительностью (1,5-2 ч) и высокой напряженностью. Второй (вечерний) несколько менее напряженный и более продолжительный по времени. В пиковые периоды при недостаточной провозной способности на маршруте происходит переполнение пассажирских транспортных средств. В этом случае коэффициент наполняемости достигает 1.2, что снижает качество перевозок пассажиров.
Во внепиковый период наблюдается значительный спад пассажиропотоков. В это время преобладают деловые и культурно-бытовые поездки населения. Межпиковое время без принятия должных мер вызывает снижение эффективности использования транспортных средств, значительное увеличение интервалов их движения и, как следствие, увеличение времени ожидания пассажиром посадки и, соответственно, длительности поездки.
Другая ситуация наблюдается в выходные и праздничные дни, когда происходит постепенный рост пассажиропотоков до 11-12 часов дня и затем постепенное уменьшение.
Формирование пассажиропотоков происходит под комплексным влиянием множества разнообразных факторов, степень воздействия которых неодинакова. Для выявления степени влияния, как отдельных факторов, так и их совокупности на пассажирские перевозки, используются различные экономико-математические методы. Основным методом изучения тенденций развития пассажирского автотранспорта является прогнозирование. Оно является по существу главным средством обоснования перспективных планов, а точность прогнозов определяет реальность принимаемых плановых решений. Для создания многофакторных моделей формирования пассажиропотоков лучше всего подходит корреляционное моделирование.
Колебания пассажиропотоков носят случайный, но закономерный характер. Изменение величины пассажиропотока по часам суток, дням недели и месяцам (сезонам) года является типичным примером динамического временного ряда.
Изменение значений пассажиропотока с учетом нестационарности по часам суток и месяцам (сезонам) года, в общем случае может быть описано тригонометрическим рядом Фурье, коэффициенты которого для каждого конкретного города имеют свои значения. Изменение значений спроса на перевозки по дням недели лучше аппроксимируется по сравнению с многочленом Фурье полиномом функции соответствующей степени.
Для существующей маршрутной сети значения спроса на перевозку в единицу времени 1 час описывается следующим выражением, связывающим фактор (время) и зависимую переменную:
Z(t) = Zo+ Zc(t)+ Zн(t)+ Zм(t), (2.1)
где Zo – среднегодовое значение спроса на перевозку в единицу времени;
Zc(t), Zн(t), Zм(t) – соответственно суточные, недельные и сезонные составляющие колебания значений спроса.
Zc(t) =
, (2.2)
Zн(t) =
, (2.3)
Zм(t) =
, (2.4)
Подставив уравнения (2.2) – (2.4) в (2.1) получаем выражение:
Z(t)=Zo+
+
+
, (2.5)
где
– коэффициенты многочлена Фурье;
– коэффициент степенного многочлена i-й степени;
– порядок многочлена Фурье;
– порядок степенного многочлена;
t – текущее значение календарного времени с отчетом от начала года в часах;
24, 168, 2184 – периоды колебаний спроса на перевозки соответственно суточный, недельный и сезонный.
– дробная часть, полученная в результате деления.
Постоянные коэффициенты ряда, определенные при статистическом анализе, отражают совокупность факторов и степень их влияния на величину и характер изменения объемов пассажиропотоков в конкретный момент времени. Проверка адекватности уравнения экспериментальным данным производится по критерию Фишера. Пользуясь предложенной зависимостью, можно спрогнозировать величину пассажиропотока в конкретный момент времени, что позволит принять адекватное решение.
Параметры (коэффициенты) уравнений определяются по следующим зависимостям:
(2.6)
; (2.7)
, (2.8)
где yэi -экспериментальные значения зависимой переменной в i-х расчетных точках.
Проверка адекватности уравнения многочлена ряда Фурье экспериментальным данным производится по критерию Фишера. При этом при расчете числа степеней свободы под числом факторов понимается число использованных гармоник ряда Фурье.
Мерой согласованности может служить также коэффициент средней линейной ошибки аппроксимации E:
. (2.9)
При проведении расчетов номера гармоник, включаемые в уравнение, рекомендуется принимать адаптивно по максимуму значения статистики критерия Фишера F или минимуму коэффициента средней линейной ошибки аппроксимации E. Гармоники, которые вызывают уменьшение значения F или увеличение значения E, не включаются в модель связи. При этом верхнее значение номера гармоник не должно быть больше чем n/2.
Изучение статистических зависимостей основывается на корреляционно-регрессионном анализе. Корреляционный анализ позволяет ответить на вопрос о существовании зависимости между случайными величинами, а также оценить степень тесноты статистической зависимости. Инструментом регрессионного анализа является уравнение регрессии. Исходными данными для проведения корреляционно-регрессионного анализа является статистическая информация, содержащая значения факторов и зависимого от них параметра.
Одной из возможных схем проведения корреляционно-регрессионного анализа является следующая:
1) проводится взаимный парный корреляционный анализ между всеми возможными сочетаниями факторов и дублирующие факторы исключаются (из дублирующих друг друга факторов для дальнейших расчетов один из них исключают - обычно зависимый);
2) принимается вид уравнения регрессии (модели связи);
3) рассчитываются параметры уравнения регрессии;
4) проверяется значимость отдельных факторов в модели и адекватность уравнения регрессии экспериментальным данным в целом. Если нет малозначимых факторов и уравнение регрессии согласуется с экспериментальными данными - решение получено, а иначе на п.5;
5) отбрасываются малозначимые факторы и проводятся новые расчеты (п. 2-4 или 3,4).
Полученное уравнение регрессии является моделью связи между факторным пространством и зависимым параметром.
Если связь оказалась несущественной, то расчеты или повторяют с другим видом уравнения регрессии или прекращают.
Статистикой, характеризующей тесноту связи между факторами и зависимой переменной, является коэффициент множественной корреляции.
Коэффициент множественной корреляции показывает какая часть дисперсии зависимой переменной объясняется принятой регрессионной моделью:
, (2.10)
где
- объясненная сумма квадратов отклонений от оценки математического ожидания (m – число опытов);
- полная сумма квадратов отклонений от оценки математического ожидания;
Разность между полной и объясненной суммой квадратов является остаточной (необъясненной) суммой отклонений от оценки математического ожидания
. (2.11)
Тогда через
значение коэффициента множественной корреляции рассчитывается по формуле:
(2.12)
Значения R может быть в пределах от 0 до 1.0. При R = 0 связь между факторами и зависимой переменной отсутствует, а R = 1.0 указывает на функциональную зависимость.
Для проверки гипотезы существенности коэффициента множественной корреляции и согласованности уравнения регрессии с экспериментами данными используется статистика критерия Фишера:
(2.13)
или
, (2.14)
где
и
- соответственно объясненная и остаточная дисперсия для зависимого параметра.
Чтобы не было оснований отвергнуть гипотезу, что экспериментальные данные согласуются с полученным уравнением регрессии, рассчитанная статистика критерия Фишера должна быть больше табличного значения (F > Fт). Табличное значение Fт определяется в зависимости от уровня значимости и числа степеней свободы k1 = n и k2= m - n- 1 (n – число факторов).
Уровень значимости (вероятность) рекомендуется принимать 0.01 - 0.05 (чем меньше, тем жестче требования к адекватности модели).
Если F < Fт , то считается, что уравнение регрессии не согласуется с экспериментальными данными.
Табличные значения критерия Фишера приведены ниже в таблице 2.1.[12].
Таблица 2.1 - Табличные значения критерия Фишера
Уровень значимости 0,05
k2
k1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
161
200
216
225
230
234
237
239
241
242
243
244
2
18,51
19,00
19,16
19,25
19,30
19,33
19,36
19,37
19,38
19,39
19,40
19,41
3
10,13
9,55
9,28
9,12
9,01
8,94
8,88
8,84
8,81
8,78
8,76
8,74
4
7,71
6,94
6,59
6,39
6,26
6,16
6,09
6,04
6,00
5,96
5,93
5,91
5
6,61
5,79
5,41
5,19
5,05
4,95
4,88
4,82
4,78
4,74
4,70
4,68
6
5,99
5,14
4,76
4,53
4,39
4,28
4,21
4,15
4,10
4,06
4,03
4,00
7
5,59
4,74
4,35
4,12
3,97
3,87
3,79
3,73
3,68
3,63
3,60
3,57
8
5,32
4,46
4,07
3,84
3,69
3,58
3,50
3,44
3,39
3,34
3,31
3,28
9
5,12
4,26
3,86
3,63
3,48
3,37
3,29
3,23
3,18
3,13
3,10
3,07
10
4,96
4,10
3,71
3,48
3,33
3,22
3,14
3,07
3,02
2,97
2,94
2,91
11
4,84
3,98
3,59
3,36
3,20
3,09
3,01
2,95
2,90
2,86
2,82
2,79
12
4,75
3,88
3,49
3,26
3,11
3,00
2,92
2,85
2,80
2,76
2,72
2,69
13
4,67
3,80
3,41
3,18
3,02
2,92
2,84
2,77
2,72
2,67
2,63
2,60
14
4,60
3,74
3,34
3,11
2,96
2,85
2,77
2,70
2,65
2,60
2,56
2,53
15
4,54
3,68
3,29
3,06
2,90
2,79
2,70
2,64
2,59
2,55
2,51
2,48
16
4,49
3,63
3,24
3,01
2,85
2,74
2,66
2,59
2,54
2,49
2,45
2,42
17
4,45
3,59
3,20
2,96
2,81
2,70
2,62
2,55
2,50
2,45
2,41
2,38
Статистику критерия Фишера можно использовать для оценки значимости отдельных факторов. Фактор является малозначимым в том случае, если его исключение из модели не вызывает существенного снижения статистики критерия Фишера. При этом исключение малозначимого фактора может обеспечить увеличение статистики F .
2.2 Определение закономерностей изменения пассажиропотоков во времени
Для существующей маршрутной сети определим значения спроса на перевозку используя многочлен Фурье. Для расчета выберем маршруты №1, 4, 5, 12, 16, и 25, так как на них наиболее значимые пассажиропотоки, что позволит получить более точные характеристики.
Доли пассажиропотоков приходящиеся на каждый месяц года, по сравнению с июнем месяцем, представлены графически на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Доли пассажиропотока по месяцам года
Соответственно доли пассажиропотоков по дням недели, по сравнению со средой, представлены графически на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - Доли пассажиропотоков по дням недели
Приведем пример расчета многочлена Фурье для расчета часовых пассажиропотоков на маршруте №1 «Вокзал – Любенский» в июнь месяц, день недели – среда.
Параметры (коэффициенты) многочлена Фурье рассчитаем по формулам (2.6) – (2.8):
при m=18, k=9:
Параметры многочлена Фурье сведем в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Параметры многочлена Фурье
k
а0
ak
bk
1
1003,78
-43,735
18,418
2
1003,78
-531,002
565,124
3
1003,78
-78,111
230,363
4
1003,78
-291,954
-250,814
5
1003,78
-319,498
-60,697
6
1003,78
87,222
-87,565
7
1003,78
109,066
-211,617
8
1003,78
37,457
38,252
9
1003,78
163,556
6,8*10-14
Теоретические значения часовых пассажиропотоков рассчитаем по формуле (2.2):
Статистика критерия Фишера рассчитывается по формуле (2.14):
F=0,00228.
Для остальных гармоник расчеты производятся аналогично.
при k=2:
Е=0,416;
Sоб=5553657;
Sп=9043657;
R=0,784;
F=1,415.
Так как на втором шаге коэффициент средней линейной ошибки аппроксимации E уменьшился, коэффициент множественной корреляции R и критерий Фишера увеличились, то вторая гармоника включается в многочлен Фурье.
при k=3:
Е=0,703;
Sоб=6005277;
Sп=9042657;
R=0,815;
F=1,757.
Так как на третьем шаге коэффициент средней линейной ошибки аппроксимации E увеличился, коэффициент множественной корреляции R и критерий Фишера увеличились, то третья гармоника не включается в многочлен Фурье.
при k=4:
Е=0,295;
Sоб=7061269;
Sп=9043657;
R=0,884;
F=3,167.
Так как на четвертом шаге коэффициент средней линейной ошибки аппроксимации E уменьшился, коэффициент множественной корреляции R и критерий Фишера увеличились, то четвертая гармоника включается в многочлен Фурье.
при k=5:
Е=0,298;
Sоб=7916001;
Sп=9043657;
R=0,936;
F=6,240.
Так как на пятом шаге коэффициент средней линейной ошибки аппроксимации E уменьшился, коэффициент множественной корреляции R и критерий Фишера увеличились, то пятая гармоника включается в многочлен Фурье.
при k=6:
Е=0,347;
Sоб=8093962;
Sп=9043657;
R=0,946;
F=7,576.
Так как на шестом шаге коэффициент средней линейной ошибки аппроксимации E увеличился, коэффициент множественной корреляции R и критерий Фишера увеличились, то шестая гармоника не включается в многочлен Фурье.
при k=7:
Е=0,394;
Sоб=8549092;
Sп=9043657;
R=0,972;
F=15,365.
Так как на седьмом шаге коэффициент средней линейной ошибки аппроксимации E увеличился, коэффициент множественной корреляции R и критерий Фишера увеличились, то седьмая гармоника не включается в многочлен Фурье.
при k=8:
Е=0,310;
Sоб=7969199;
Sп=9043657;
R=0,939;
F=6,593.
Так как на восьмом шаге коэффициент средней линейной ошибки аппроксимации E уменьшился, коэффициент множественной корреляции R и критерий Фишера уменьшились, то восьмая гармоника включается в многочлен Фурье.
при k=9:
Е=0,478;
Sоб=8572916;
Sп=9043657;
R=0,974;
F=16,188.
Так как на девятом шаге коэффициент средней линейной ошибки аппроксимации E увеличился, коэффициент множественной корреляции R и критерий Фишера увеличились, то девятая гармоника не включается в многочлен Фурье.
Теоретические значения часовых пассажиропотоков рассчитанные для всех гармоник сведены в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 – Теоретические значения часовых пассажиропотоков
yтi
k
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
969
663
824
366
361
242
142
339
176
2
982
1446
1685
1635
1956
1988
2183
1960
2124
3
981
1735
1814
2099
1992
2078
1863
2006
1842
4
1014
1706
1546
1676
1393
1273
1363
1362
1525
5
1030
1335
1097
950
1156
1188
1331
1200
1037
6
960
736
658
665
877
964
639
825
989
7
1049
400
561
761
481
361
670
534
371
8
1051
281
520
477
362
394
310
314
477
9
1048
517
585
225
544
631
435
582
418
10
1060
1016
856
719
723
603
942
701
864
11
1025
1490
1251
1678
1357
1390
1130
1361
1198
12
1010
1765
1686
2128
2235
2322
2364
2249
2413
13
993
1685
1846
1623
1907
1787
1937
1876
1712
14
978
1284
1523
1021
815
848
640
860
1023
15
966
742
820
671
459
546
696
407
243
16
958
310
149
670
949
810
760
1003
1166
17
956
186
-52
383
498
530
550
450
286
18
960
429
351
137
-182
-95
-73
145
19
Таким образом, получаем многочлен Фурье для расчета часовых пассажиропотоков на маршруте №1:
(2.15)
где i – порядковый час суток.
Расчет параметров и критериев многочлена Фурье для остальных маршрутов производится аналогичным образом.
Расчетные значения сведем в таблицы 2.3 – 2.7, соответственно по маршрутам №4, №5, №12, №16 и №25.
Таблица 2.3 - Параметры многочлена Фурье для маршрута №4
k
a0
ak
bk
E
sоб
sп
R
F
“+,
-“
1
667
-153,951
35,332
0,418
256055
2481692
0,321
0,102
+
2
667
-121,157
209,573
0,363
903330
2481692
0,603
0,508
+
3
667
-34,611
224,301
0,348
1336481
2481692
0,733
1,037
+
4
667
-154,707
-49,494
0,323
1570682
2481692
0,795
1,532
+
5
667
-261,835
-55,089
0,279
2057815
2481692
0,910
4,315
+
6
667
25,167
-42,628
0,373
2059359
2481692
0,607
0,521
-
7
667
20,953
-161,146
0,509
2403345
2481692
0,706
0,887
-
8
667
-17,303
24,701
0,377
2068466
2481692
0,609
0,524
-
9
667
160,889
2,6*10-14
0,413
2506420
2481692
0,727
0,999
-
Таким образом, получаем многочлен Фурье для расчета часовых пассажиропотоков на маршруте №4:
(2.16)
где i – порядковый час суток.
Таблица 2.4 - Параметры многочлена Фурье для маршрута №5
k
а0
ak
bk
E
sоб
sп
R
F
“+,
-“
1
520
-141,6
-137,825
0,747
335627
4597840
0,270
0,07
+
2
520
-161,547
418,125
0,732
2357949
4597840
0,716
0,935
+
3
520
144,667
203,035
0,553
2771999
4597840
0,776
1,349
+
4
520
-231,447
-104,999
6,496
3412356
4597840
0,861
2,558
-
5
520
-261,678
72,998
0,326
3331705
4597840
0,851
2,339
+
6
520
26,556
-86,987
3,067
3435843
4597840
0,864
2,628
-
7
520
8,111
-210,931
0,207
3760325
4597840
0,904
3,990
+
8
520
43,161
-42,48
0,851
3790596
4597840
0,907
4,173
-
9
520
194
-8,4*10-14
0,794
4406317
4597840
0,978
20,45
-
Таким образом, получаем многочлен Фурье для расчета часовых пассажиропотоков на маршруте №5:
(2.17)
где i – порядковый час суток.
Таблица 2.5 - Параметры многочлена Фурье для маршрута №12
k
а0
ak
bk
E
sоб
sп
R
F
“+,
-“
1
672
3,791
2,066
0,450
685,716
3081871
0,014
0,001
+
2
672
-269,376
349,288
0,319
1783245
3081871
0,760
1,220
+
3
672
41,667
179,941
0,360
2035588
3081871
0,812
1,729
-
4
672
-146,842
-73,033
0,270
2164038
3081871
0,837
2,095
+
5
672
-206,267
39,415
0,350
2471188
3081871
0,895
3,596
-
6
672
-22,778
-32,524
0,278
2183467
3081871
0,841
2,160
+
7
672
-16,691
-159,239
0,376
2448163
3081871
0,891
3,433
-
8
672
26,052
-61,188
0,374
2244449
3081871
0,902
3,894
-
9
672
149
-1,5*10-14
0,500
2685648
3081871
0,988
37,94
-
Таким образом, получаем многочлен Фурье для расчета часовых пассажиропотоков на маршруте №12:
(2.18)
где i – порядковый час суток.
Таблица 2.6 - Параметры многочлена Фурье для маршрута №16
k
a0
ak
bk
E
sоб
sп
R
F
“+,
-“
1
1079
-160,569
-132,122
0,502
386915
8740464
0,210
0,041
+
2
1079
-496,496
503,038
0,360
5256472
8740464
0,775
1,341
+
3
1079
59,722
292,235
0,704
5889014
8740464
0,820
1,835
-
4
1079
-241,2
-202,957
0,260
6427738
8740464
0,857
2,470
+
5
1079
-364,161
-71,555
0,251
7496530
8740464
0,926
5,356
+
6
1079
65,389
-88,046
0,407
7643930
8740464
0,935
6,196
-
7
1079
57,896
-211,076
0,444
8017527
8740464
0,957
9,857
-
8
1079
62,196
-89,096
0,397
7609013
8740464
0,933
5,977
-
9
1079
247,222
1,5*10-13
0,557
8679352
8740464
0,996
126,2
-
Таким образом, получаем многочлен Фурье для расчета часовых пассажиропотоков на маршруте №16:
(2.19)
где i – порядковый час суток.
Таблица 2.7 - Параметры многочлена Фурье для маршрута №25
k
а0
ak
bk
E
sоб
sп
R
F
“+,
-“
1
640
-49,929
-158,935
0,587
217074
5122719
0,205
0,039
+
2
640
-262,843
443,925
0,503
2676823
5122719
0,722
0,972
+
3
640
74,278
228,534
34,02
3129926
5122719
0,781
1,396
-
4
640
-145,832
-97,591
0,360
3060953
5122719
0,773
1,319
+
5
640
-326,314
8,229
0,268
3939270
5122719
0,876
2,958
+
6
640
-43,611
-33,967
0,699
3965337
5122719
0,879
3,045
-
7
640
74,076
-215,331
0,646
4395666
5122719
0,926
5,374
-
8
640
55,508
-93,73
0,736
4075264
5122719
0,891
3,458
-
9
640
163,778
2,2*10-13
0,699
4508421
5122719
0,938
6,523
-
Таким образом, получаем многочлен Фурье для расчета часовых пассажиропотоков на маршруте №25:
(2.20)
где i – порядковый час суток.
Если подвергнуть той же процедуре суммарные часовые пассажиропотоки на рассмотренных маршрутах, то можно увидеть, что они так же подчиняются тому же закону распределения.
Таблица 2.8-Параметры многочлена Фурье для суммарных пассажиропотоков
k
а0
ak
bk
E
sоб
sп
R
F
“+,
-“
1
4581
-494,37
-318,75
0,502
3195818
1,74*108
0,135
0,016
+
2
4581
-1859
2540
0,376
97576619
1,74*108
0,748
1,134
+
3
4581
154,833
1350
1,400
1,11*108
1,74*108
0,798
1,568
-
4
4581
-1235
-846,47
0,293
1,23*108
1,74*108
0,840
2,134
+
5
4581
-1699
-134,28
0,369
1,45*108
1,74*108
0,911
4,387
+
6
4581
208,5
-380,37
0,409
1,47*108
1,74*108
0,919
4,833
-
7
4581
287,973
-1118
0,452
1,59*108
1,74*108
0,955
9,320
-
8
4581
173,229
-169,27
0,391
1,46*108
1,74*108
0,914
4,545
-
9
4581
1011
4,5*10-13
0,497
1,66*108
1,74*108
0,976
17,89
-
Таким образом, получаем многочлен Фурье для расчета часовых суммарных пассажиропотоков на маршрутах:
(2.21)
где i – порядковый час суток.
Если в полученные формулы (2.15 – 2.20) подставить поправочный коэффициент необходимого дня недели и месяца (рисунок 2.1-2.2), то получим формулы для расчета значений часовых пассажиропотоков в любой период времени с такой же точностью на каждом маршруте.
2.3 Расчет распределения пассажиропотока по часам суток
Расчет теоретических значений часовых пассажиропотоков производится для рассмотренных маршрутов в соответствии с определенными закономерностями по формулам (2.15) - (2.20).
Приведем пример расчета для маршрута №1 «Вокзал – Любенский» в июнь месяц, день недели – среда, в соответствии с формулой (2.15):
В период времени с 6-00 до 7-00:
yт1=339 пасс;
В период времени с 7-00 до 8-00:
yт2=1960 пасс;
В период времени с 8-00 до 9-00:
yт3=2006 пасс;
В период времени с 9-00 до 10-00:
yт4=1361 пасс;
В период времени с 10-00 до 11-00:
yт5=1200 пасс;
В период времени с 11-00 до 12-00:
yт6=825 пасс;
В период времени с 12-00 до 13-00:
yт7=534 пасс;
В период времени с 13-00 до 14-00:
yт8=314 пасс;
В период времени с 14-00 до 15-00:
yт9=582 пасс;
В период времени с 15-00 до 16-00:
yт10=701 пасс;
В период времени с 16-00 до 17-00:
yт11=1361 пасс;
В период времени с 17-00 до 18-00:
yт12=2249 пасс;
В период времени с 18-00 до 19-00:
yт13=1876пасс;
В период времени с 19-00 до 20-00:
yт14=860 пасс;
В период времени с 20-00 до 21-00:
yт15=407 пасс;
В период времени с 21-00 до 22-00:
yт16=1003 пасс;
В период времени с 22-00 до 23-00:
yт17=450 пасс;
В период времени с 23-00 до 24-00:
yт18=145 пасс.
Результаты расчетов теоретических значений часовых пассажиропотоков по всем рассмотренным маршрутам приведены в таблице 2.9.
Таблица 2.9 - Теоретические значения часовых пассажиропотоков на маршрутах
Время
суток
Номер маршрута
1
4
5
12
16
25
6-7
340
585
554
428
339
387
7-8
1960
1362
1240
1126
1804
1298
8-9
2006
994
398
1246
1854
1042
9-10
1362
483
317
1101
1252
633
10-11
1200
574
641
687
1189
668
11-12
825
571
122
495
920
481
12-13
534
692
283
426
513
46
13-14
314
730
214
324
505
168
14-15
582
842
609
229
866
607
15-16
701
662
622
571
993
602
16-17
1361
600
567
1117
1486
972
17-18
2249
1124
1670
1219
2374
1646
18-19
1876
1171
1312
960
2146
1399
19-20
860
540
416
757
1012
521
20-21
407
329
261
492
626
332
21-22
1003
511
124
429
1073
701
22-23
450
193
41
330
561
280
23-24
145
59
108
237
184
145
Путем проведения несложных преобразований можно так же рассчитать теоретические значения часовых пассажиропотоков по всем маршрутам, так как колебания пассажиропотоков носят случайный, но закономерный характер. Изменение величины пассажиропотока по часам суток, дням недели и месяцам (сезонам) года является типичным примером динамического временного ряда Фурье.
2.4 Вывод
В результате статистического исследования изменений пассажиропотоков во времени получены закономерности их изменения на маршрутах. Закономерности представлены в виде уравнений (многочленов) Фурье для расчета часовых пассажиропотоков на маршрутах №1, 4, 5, 12, 16, 25 (формулы 2.15 –2.20, соответственно).
Полученные формулы имеют высокий коэффициент множественной корреляции, что указывает на тесную функциональную зависимость между теоретическими и экспериментальными значениями пассажиропотоков.
Расчетная статистика критерия Фишера имеет значение больше табличного, что позволяет судить о согласованности уравнения регрессии с экспериментами данными.
Коэффициент средней линейной ошибки аппроксимации находится в пределах нормы, это также указывает на высокую точность вычислений.
3 Разработка мероприятий по повышению эффективности использования автобусов при выполнении городских пассажирских перевозок в городе Гомеле
3.1 Расчет рациональной вместимости автобусов
Выручка от городских перевозок пассажиров не покрывает затрат, возникающих при их выполнении. Одной из причин такого состояния является низкий средний коэффициент использования пассажировместимости транспортных средств.
Одной из причин низкого наполнения автобусов является их неоптимальная вместимость. Завышенная вместимость снижает средний коэффициент использования пассажировместимости или вызывает необходимость применения движения транспортных средств с большими интервалами, заниженная – повышает затраты за счет применения мене эффективных пассажирских транспортных средств. Движение транспортных средств с большими интервалами или слишком высокий коэффициент использования пассажировместимости снижают качество обслуживания пассажиров. Поэтому пассажировместимость единицы транспортного средства, применяемого на маршрутах перевозок в регулярном сообщении, подлежит оптимизации.
В качестве критерия оптимальности предлагается принять минимум целевой функции
Zч в виде суммы затрат Sп, возникающих при выполнении перевозок, и потерь пассажиров от ожидания транспортных средств на остановочных пунктах за определенный период времени Пп, например за 1 час:
Zч=Sп+Пп=minq, (3.1)
где q – значение вместимости транспортного средства, пасс.
Величина часовых потерь может быть описана формулой:
Sп=Sono, (3.2)
где So – величина затрат за один оборот транспортного средства на маршруте перевозок пассажиров;
no – число оборотов, совершаемых пассажирскими транспортными средствами на маршруте перевозок за 1 час.
Величина S может быть выражена формулой:
S=losкм+tosч, (3.3)
где lo – длина оборота на маршруте, км;
sкм – затраты на 1 км пробега транспортного средства на маршруте;
to – длительность периода оборота на маршруте, ч;
sч - затраты на 1 час работы транспортного средства на маршруте.
Длина оборота определяется из характеристики маршрута.
Длительность периода оборота определяется на основе характеристик маршрута и работающих на нем транспортных средств по формуле:
to=lо/vто+tок, (3.4)
где vo – средняя техническая скорость транспортного средства за оборот на маршруте, км;
tок, - суммарное время простоя на промежуточных и конечных остановочных пунктах на маршруте за оборот.
Величины sкм и sч могут быть выражены формулами:
sкм=aкм1+aкм2q, (3.5)
sч=aч1+aч2q, (3.6)
где aкм1, aкм2, aч1, aч2 – параметры зависимостей.
Значение nо определяется формулой:
nо=nч=Aм/to, (3.7)
где nч - частота движения транспортных средств на маршруте;
Ам – число пассажирских транспортных средств, работающих на маршруте.
С другой стороны требуемая частота движения пассажирских транспортных средств определяется по наиболее напряженному участку маршрута по формуле:
nч=Qпч/q, (3.8)
где Qпч – максимальный часовой пассажиропоток по участкам маршрута в наиболее напряженном направлении, пасс/ч.
Потери пассажиров от ожидания пассажирских транспортных средств при работе их по интервалу движения определяется формулой:
п= Qобщ.чCпч J/2=Qобщ.чCпч/(2nч), (3.9)
где Qобщ.ч – общий часовой объем перевозок пассажиров на маршруте, пасс;
Cпч – стоимость потерь пассажира за 1 час ожидания транспорта;
J – интервал движения пассажирских транспортных средств на маршруте (J=1/nч).
В свою очередь значение Qобщ.ч может быть выражено формулой:
Qобщ.ч=2 Qср.чnсм=2Qпч/kнерnсм, (3.10)
где Qср.ч – среднечасовая общая загрузка пассажирских транспортных средств при движении на маршруте ;
nсм – средний коэффициент сменности пассажиров за один рейс пассажирского транспортного средства на маршруте;
kнер=Qпч/Qср.ч–коэффициент неравномерности пассажиропотока по участкам маршрута за оборот пассажирского транспортного средства.
После подстановок получаем, что Zч определяется выражением:
Производная от Zч по q, приравненная к нулю, определяет оптимальное значение qопт.
В результате преобразований имеем:
, (3.12)
Однако значение Qпч изменяется в течение суток, а вместимость единицы пассажирского транспортного средства, работающей на маршруте, остается постоянной. Поэтому принятие решения должно приниматься по минимуму значения целевой функции:
, (3.13)
где Zчi – значение целевой функции для i-го часа суток;
n – число часов за суточный период, в течение которых выполняются перевозки пассажиров на маршруте.
С учетом суточной изменчивости Qпч оптимальное значение пассажировместимости единицы пассажирского транспортного средства определяется формулой:
, (3.14)
где Qпч.ср – среднечасовой пассажиропоток на наиболее загруженном участке маршрута по периодам, когда работа транспортных средств на маршруте организована без информирования пассажиров о расписании движения.
Таким образом, на основе проведенных исследований получена зависимость, позволяющая оптимизировать пассажировместимость транспортных средств для работы на маршрутах в регулярном сообщении.
Приведем расчет рациональной вместимости автобуса на примере маршрута №1 «Вокзал – Любенский» в период времени суток с 6-00 до 7-00:
;
138 пасс.
Рациональная вместимость автобусов для работы на маршрутах по периодам суток приведена в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Рациональная вместимость автобусов для работы на маршрутах по периодам суток
номер марш-рута
рациональная вместимость по периодам суток, пасс
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
1
138
331
335
276
259
215
173
133
181
198
276
355
324
220
151
237
159
90
4
206
314
268
187
204
203
224
230
247
219
208
285
291
198
154
192
118
65
5
191
286
162
144
205
90
136
119
200
202
193
332
294
165
131
90
0
0
12
140
227
239
225
177
151
140
122
102
162
226
236
210
186
150
140
123
104
16
140
323
328
269
263
231
172
171
224
240
294
371
353
242
191
249
180
103
25
149
274
245
191
196
167
52
98
187
186
237
308
284
173
138
201
127
91
Имея значения рациональной расчетной вместимости подвижного состава, подбирается стандартная вместимость имеющегося парка автобусов.
Значения стандартной вместимости подвижного состава, определенные исходя из рациональной, приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Стандартная вместимость автобусов для работы на маршрутах по периодам суток
номер марш-рута
стандартная вместимость по периодам суток, пасс
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
1
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
75
4
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
75
5
180
180
180
180
180
75
180
180
180
180
180
180
180
180
75
75
0
0
12
180
180
180
180
180
180
180
75
75
180
180
180
180
180
180
180
75
75
16
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
180
75
25
180
180
180
180
180
180
75
75
180
180
180
180
180
180
180
180
75
75
3.2 Расчет рационального количества автобусов для работы на маршрутах
Для обеспечения оптимального наполнения подвижного состава, соответствующего колебаниям пассажиропотоков, должно 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.
В качестве исходной величины при определении числа автобусов на конкретном маршруте принимается количество перевезенных пассажиров.
Потребность в автобусах устанавливается по всем часам периода движения. Количество транспортных средств, необходимых для перевозки пассажиров, рассчитывается по формуле:
, (3.15)
где Qрас – значение пассажиропотока по рассчитываемому часу периода движения;
to– время оборота автобуса на маршруте;
k– коэффициент внутричасовой неравномерности;
q – вместимость транспортного средства;
– коэффициент использования вместимости;
– коэффициент сменности пассажиров;
I– интервал движения транспортных средств на маршруте.
В процессе работы под воздействием различных факторов интервал движения может отклоняться от расчетного и тогда фактический интервал
рассчитывается по формуле :
, (3.14)
где
– среднеквадратическое отклонение от планового интервала движения.
Приведем пример расчета количества автобусов и интервала движения на примере маршрута №1 «Вокзал – Любенский» в период времени суток с 6-00 до 7-00:
;
Ам=3 авт;
;
I=22 мин.
Количество автобусов и интервал движения по периодам суток для всех маршрутов сведены в таблицы 3.2 и 3.3, соответственно.
Таблица 3.2 – Рациональное количество автобусов для работы на маршрутах по периодам суток
номер марш-рута
Рациональное количество автобусов по периодам суток
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
1
3
11
12
8
7
6
4
2
4
4
8
13
11
5
3
8
3
3
4
5
10
7
3
4
5
6
7
8
5
4
8
8
4
3
5
2
1
5
5
8
3
2
4
2
2
2
5
4
4
11
8
3
5
3
12
3
5
6
5
3
3
3
5
3
3
5
6
4
3
3
3
5
3
16
3
10
11
7
7
7
4
4
7
6
9
14
12
6
5
8
4
3
25
3
7
5
3
3
3
1
3
4
3
5
8
7
3
2
5
5
2
Таблица 3.3 – Рациональный интервал движения автобусов на маршрутах по периодам суток
номер марш-рута
Рациональный интервал движения автобусов по периодам суток, мин