Це так приємно – пишатися своїми учнями! Це відчуття важко передати словами! Сьогодні, до вашої, шановні мої читачі, дописувачі, студенти, колеги, друзі, уваги, я представляю роботу свого студента Максима Дороша. Якщо хочете зрозуміти, що таке транспортна модель міста, як вона стровюється та для чого вона так потрібна Києву, то відповіді ви знайдете на сторінках тексту нижче.

Об’єктом дослідження даної роботи була дорожньо транспортна інфраструктура міста, предмет дослідження: принципи і методи побудови транспортної моделі міста. Мета роботи полягала в розробці транспортної моделі міста Київ з використанням програмного забезпечення для транспортного планування.
Наукова новизна роботи полягає в розвитку транспортного моделювання, що дасть змогу оцінити: існуючий стан вулично-дорожньої мережі, проекти розвитку транспортної інфраструктури, ступінь їх доцільності та ефективності.

Вступ

На сьогоднішній день в світі існує багато спеціальних систем для макро-моделювання транспортних потоків, наприклад VISUM, CUBE, EMME/3, TRANSCAD, TRANSNET.
Спираючись на те що самою докладної (з найбільшою кількістю елементів) дорожньо-транспортною моделлю в світі є транспортна модель Німеччини виконана в PTV Vision ® VISUM. Більшість російських та 2 українських міста (Львів, Івано-Франківськ) використали для створення своїх моделей аналогічне програмне забезпечення та за наявності даного програмного комплексу на кафедрі міського будівництва було прийняте рішення використовувати саме PTV Vision ® VISUM для дослідження тематики мого дипломного проекту.

Структура транспортної моделі

Транспортна модель в цілому складається з інформаційних і розрахункових блоків. Інформаційні блоки складають єдину базу даних, призначену для зберігання та обробки інформації, необхідної для розрахунку транспортних потоків. Розрахункові блоки реалізують алгоритми розв’язання задач математичного програмування, орієнтованих на розрахунок потреби в пересуваннях і транспортних потоків.
Виходячи з цього створення моделі, і наповнення її вихідними даними можна розділити на два незалежних один від одного етапу – транспортна пропозиція і транспортний попит.

Транспортна пропозиція:

– Мережа шляхів для індивідуального транспорту (перегони, перехрестя, повороти) та громадського транспорту (маршрути руху, розклад, зупинки);
– Типи вулиць і доріг, швидкість рух, інтенсивність, пропускна спроможність перегонів і перехресть і т.д.
Транспортний попит:
– Дані статистики по транспортним районам : відомості про населення, працездатне населення, робочі місця, робочі місця у сфері послуг, кількість студентів, школярів і навчальних місць;
– Дані статистики про розподіл кореспонденцій по цілях поїздок;
– Дані функціонування транспортної системи: – інтенсивності транспортних та пасажиропотоків.

Транспортна модель пропозиції індивідуального транспорту

Транспортна модель пропозиції складається вузлів та відрізків.
– Вузли – точки перетину транспортних комунікацій (магістралей, трамвайних шляхів та ін.), призначення яких полягає в модельному поданні перехресть, розв’язок.

Для кожного вузла задаються відповідні атрибути (номер, ім’я, пропускну спроможність, тип регулювання у вузлі, дозволені повороти, додаткові значення)
– Відрізки пов’язують вузли і відображають геометрію транспортної мережі.

Для кожного відрізка вказуються відповідні атрибути (номер, назва, тип, пропускна спроможність, кількість смуг, швидкість, дозволені системи транспорту).

Характеристики відрізка в прямому і зворотному напрямках руху задаються окремо.
Також для кожного типу відрізка вказується СR – функція, тобто функція яка вказує залежність часу проходження елемента мережі від завантаженості (q) і пропускної спроможності (qmax)

Транспортна модель пропозиції громадського транспорту

Маршрутна мережа громадського пасажирського (ГПТ) транспорту складається з зупиночних пунктів, маршрутів руху та розкладу руху.
Маршрути руху МПТ проходять по існуючим відрізкам і вузлам через задані зупиночні пункти.

Інформація про зупиночні пункти, маршрути руху та розкладу руху ГПТ отримуються з різних джерел інформації і заносяться в програмний комплекс PTV Vision ®VISUM.

Транспортна модель попиту

Побудова моделі транспортного попиту можлива при формалізації досліджуваної території. Вся досліджувана територія поділяється на певну кількість областей, що називаються транспортними районами.

В якості районів виступають умовно відокремлені територіальні утворення, підібрані з урахуванням порівняльної ідентичності в плані соціальних і економічних показників всередині даних районів.

Система транспортного районування в моделі міста Києва складається зі 100 районів. Адміністративні райони поділялися на транспортні райони. Таке рішення було прийняте у зв’язку з наявними укрупненими даними статистики по адміністративним районам міста.

Кожен транспортний район містить статистичну інформацію про населення, працездатне населення, робочі місця, робочі місця у сфері послуг, кількість студентів, кількість навчальних місць та ін.

Транспортні райони взаємодіють з ВДМ на основі примикань.

Дані для розрахунку транспортного попиту

Для розрахунку транспортного попиту недохідні дані про транспортну рухомість населення. Збір даних заснований на опитуванні респондентів, розподілених по території міста згідно з принципами квотної вибірки відповідно до просторового розподілу населення та його статево-вікової структури.

Опитування проводилося на основі спеціально розробленої анкети.

При опитуванні жителів повинні були бути отримані відповіді на питання:

• хто здійснює поїздку;
• з якою метою;
• звідки і куди поїздка відбувається;
• коли поїздка починається і закінчується;
• які транспортні засоби використовувались.

На основі опитування формується ланцюжок пересувань респондента за добу.

Прикладом типового ланцюжка переміщень або прикладом зміни людської діяльності впродовж дня є ряд послідовної активності Д-Р-М-Д (Дім – Робота – Магазин – Дім), з якого утворюються однорідні переміщення Д-Р, Р-М, М-Д, що, в свою чергу, можуть бути як початком, так і кінцем цього переміщення тобто джерелом-ціллю переміщенням.

У місті існує велика кількість видів діяльності, які утворюють відповідний обсяг переміщень і мають джерело та ціль. Тому для спрощення розрахунку попиту на транспорт (що не впливає на точність його результатів) такі зв’язки, а відповідно види діяльності, узагальнюються. Для транспортної моделі міста Київ сформовано 10 найхарактерніших видів діяльності (шарів попиту): Дім –Робота, Дім – Навчання, Дім-Інше, Навчання – Дім, Робота – Дім, Робота – Робота, Робота – Інше, Інше – Дім, Інше – Робота, Інше – Інше. Та визначені джерела та цілі поїздок.
З опитувань населення, визначаються кількість переміщень по шарах попиту.

Для кожного шару попиту виконується нормування. В розрахунку при нормуванні сум для кожного шару попиту визначається на яку суму (утворення чи притягання) буде спиратись розрахунок, якщо суми утворення або притягання будуть відрізнятись. Це робиться для того щоб на шар попиту розраховувалось не більше переміщень, чим він утворює або притягає(Qi=Zi).

Розрахунок попиту

Розрахунок попиту в транспортній моделі здійснюється за класичним чьотирьохступеневим алгоритмом.

Етапи розрахунку:

1. Генерація попиту (Trip Generation);
2. Розподіл попиту (Trip Distribution);
3. Вибір режиму (Mode Choice);
4. Перерозподіл (Traffic Assignment).

1) Генерація попиту
На цьому етапі визначається обсяг руху для кожного району (об’єми прибуття і відправлення з врахуванням нормуючих коефіцієнтів) за співвідношенням
Qi =Σ ССтв PОg (i);
Zj =Σ СТяж PОg (j),
де РОg (i) – кількість референтних осіб для шару попиту g в районі i,
ССтв – коефіцієнт утворення, СТяж – коефіцієнт притягання.
З математичної точки – розраховуються контрольні суми матриць кореспонденції.

2) Розподіл попиту
На основі транспортної пропозиції розраховуються витрати на здійснення кореспонденцій, тобто розраховуються матриці затрат. На основі обсягів згенерованого попиту і матриць затрат відбувається розподіл попиту, тобто розраховуються матриці кореспонденцій для кожного шару попиту відповідного транспортного району.
Розподіл шарів попиту відбувається на основі функції оцінки (оцінки ймовірності здійснення переміщення). Функція оцінки визначається для кожного шару попиту на основі опитування населення міста про дальність (ймовірність) і середній час поїздки. (Для м. Київ розраховано 10 матриць кореспонденцій по шарах попиту.)

3) Вибір режиму
Після розрахунку матриць кореспонденцій по шарах попиту, необхідно розділити ці матриці по режимам руху. Режим руху визначатиме спосіб реалізації кореспонденції – на індивідуальному або на громадському транспорті.
Розподіл шарів попиту по режимам руху відбувається на основі функції оцінки.
Функція оцінки визначається з опитування населення міста про дальність і середній час поїздки на певному виді транспорту. (Для м. Київ розраховано 20 матриць кореспонденцій по режимах руху).

4) Перерозподіл
Після того як отримані матриці кореспонденцій по шарах попиту, і вони розділені на види транспорту, якими будуть реалізовані, необхідно провести перерозподіл отриманих матриць кореспонденцій по транспортній пропозиції для вибору того чи іншого шляху реалізації цих кореспонденцій.
Перерозподіл індивідуального транспорту відбувається за принципом рівноважних потоків. Користувач індивідуального транспорту вибирає шлях між двома районами, виходячи з того що, чим коротше і менш навантажений шлях, тим більша вірогідність того, що він скористається ним для реалізації своїх транспортних потреб. Пасажир громадського транспорту вибирає найбільш привабливий маршрут і час відправлення за розкладом для здійснення своєї поїздки.

Підвищення якості транспортної моделі

Процес калібрування(підвищення якості моделі) є одним з найважливіших етапів створення транспортної моделі. В процесі калібрування необхідно домогтися максимальної близькості результатів, отриманих на основі моделювання, і даних, зібраних в результаті проведених натурних обстежень.

Основою для калібрування є натурні дані існуючої інтенсивності транспортних і пішохідних потоків, а також швидкості транспортних потоків, на діючій мережі.
Для оцінки адекватності та якості ТМ використовують загальноприйняті статистичні критерії, які дозволяють оцінювати основні якісні параметри створеної моделі.

Оцінка проводиться за такими параметрами:

1. Середня абсолютна помилка – середнє відхилення абсолютних значень (різниця між спостережуваним і розрахованим значенням);
2. Середня відносна помилка – середнє відхилення абсолютних значень у %;
3. Абсолютне значення RMSE – середньоквадратичне відхилення;
4. 4. Відносне значення RMSE – відносне середньоквадратичне відхилення;
5. Коефіцієнт кореляції.
Калібрування проводиться на кожному етапі створення транспортної моделі.

Результати моделювання

Завершальним етапом моделювання є виведенням різноманітних даних (кількісних показників) у графічній і табличній формах, (порядок виведення визначається користувачем відповідно до завдань та потреб):
– показники дорожнього руху на вулично-дорожній мережі і зокрема на кожному її елементі (швидкість сполучення, тривалість руху, рівень використання пропускної здатності, добова та погодинна інтенсивність руху, середня тривалість транспортних затримок тощо);
– розподіл інтенсивності транспортних і пасажирських потоків на вулично-дорожній мережі міста впродовж доби (години);
– рівень завантаження ВДМ в певний період доби;
– показники маршрутної мережі громадського транспорту (час обороту на маршруті, тривалість рейсу, експлуатаційна швидкість, тривалість руху між зупинками, кількість пересадок, інтервал руху тощо).

Картограма інтенсивності транспортних потоків на ВДМ міста (авто./добу)

Висновок

Транспортна модель, є ефективним інструментом для кількісної оцінки функціонування дорожньо-транспортної інфраструктури.

Про автора

Роботу виконав Дорош Максим Ігорович.

ОСВІТА
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ
Факультет: «Будівельний факультет»,
Кафедра «Міського будівництва та господарства»,
Направлення: «Міські вулиці та дороги»
З 09.2010- 07.2014 (Диплом бакалавра, магістра – з відзнакою)
КОНОТОПСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ТЕХНІКУМ СУМСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО УНІВЕРСИТЕТУ
Спеціальність: «Промислове та цивільне будівництво»
з 09.2006-12.2010 р. (Диплом молодшого спеціаліста- з відзнакою)

ПРОФЕСІОНАЛЬНІ НАВИЧКИ
Навики роботи з комп’ютером, ПО
Вільне володіння програмними продуктами: Microsoft Office, AutoCad, Civil 3D, Компас 3D, PTV Vissim, Visum, Google, SketchUp, ABBYY FineReader, АВК та ін., можливо навчання інших програм.

Володіння мовами
Українська, російська – вільне володіння;
Англійська – середній рівень.

Додаткова інформація
Працьовитий, цілеспрямований, відповідальний, пунктуальний.
Багаторазовий переможець обласних змагань з легкої атлетики та баскетболу.
Учасник транспортних форумів і виставок.
Маю водійські права категорії В.

Контакти
Україна, м. Київ вул. М. Кривоноса 4/612, 03037
Тел.+38-096-820-58-57; +38-093-388-53-31
Mail: doroshmaxym@gmail.com
Web: http://vk.com/iddorosh https://www.facebook.com/doroshmaxym