Это так приятно – гордиться своими учениками! Это ощущение трудно передать словами! Сегодня, вашей, уважаемые мои читатели, студенты, коллеги, друзья, вниманию, я представляю работу своего студента Максима Дороша. Если хотите понять, что такое транспортная модель города, как она создается и для чего она так нужна Киеву, то ответы вы найдете на страницах текста ниже.

Объектом исследования данной работы была транспортная инфраструктура города, предмет исследования: принципы и методы построения транспортной модели города. Цель работы заключалась в разработке транспортной модели города с использованием программного обеспечения для транспортного планирования.
Научная новизна работы заключается в развитии транспортного моделирования, что позволит оценить существующее положение улично-дорожной сети, проекты развития транспортной инфраструктуры, степень их целесообразности и эффективности.

Введение

На сегодняшний день в мире существует много специальных систем для макро – моделирования транспортных потоков, например VISUM, CUBE, EMME/3, TRANSCAD, TRANSNET.
Опираясь на то, что самой подробной (с наибольшим количеством элементов) транспортной моделью в мире является транспортная модель Германии выполнена в PTV Vision ® VISUM. Большинство российских и 2 украинских города (Львов, Ивано-Франковск) использовали для создания своих моделей аналогичное программное обеспечение и при наличии данного программного комплекса на кафедре городского строительства было принято решение использовать именно PTV Vision ® VISUM для исследования тематики моего дипломного проекта.

Структура транспортной модели

Транспортная модель в целом состоит из информационных и расчетных блоков. Информационные блоки составляют единую базу данных, предназначенную для хранения и обработки информации, необходимой для расчета транспортных потоков.
Расчетные блоки реализуют алгоритмы решения задач математического программирования, ориентированных на расчет потребности в передвижениях и транспортных потоков.
Исходя из этого создания модели, и наполнение ее исходными данными можно разделить на два независимых друг от друга этапа – транспортное предложение и транспортный спрос.
Транспортное предложение:
– Сеть путей для индивидуального транспорта (перегоны, перекрестки, повороты) и общественного транспорта (маршруты движения, расписание, остановки);
– Типы улиц и дорог, скорость движение, интенсивность, пропускная способность перегонов и перекрестков и т.д.
Транспортный спрос:
– Данные статистики по транспортным районам: сведения о населении, трудоспособное население, рабочих местах, рабочих местах в сфере услуг, количество студентов, школьников и учебных мест;
– Данные статистики о распределении корреспонденций по целям поездок;
– Данные функционирования транспортной системы: – интенсивности транспортных и пассажиропотоков.

Транспортная модель предложения индивидуального транспорта

Транспортная модель предложения состоит узлов и отрезков.
Узлы – точки пересечения транспортных коммуникаций (магистралей, трамвайных путей и др.). Назначение которых состоит в модельном представлении пересечений, развязок.

Для каждого узла задаются соответствующие атрибуты (номер, имя, пропускная способность, тип регулирования в узле, разрешенные повороты, дополнительные значения).
Отрезки связывают узлы и отражают геометрию транспортной сети.

Для каждого отрезка указываются соответствующие атрибуты (номер, название, тип, пропускная способность, количество полос, скорость, разрешенные системы транспорта).

Характеристики отрезка в прямом и обратном направлениях движения задаются отдельно.
Также для каждого типа отрезка указывается СR – функция, то есть функция указывающая зависимость времени прохождения элемента сети от загруженности (q) и пропускной способности (qmax).

Транспортная модель предложения общественного транспорта

Маршрутная сеть общественного пассажирского (ГПТ) транспорта состоит из остановочных пунктов, маршрутов движения и расписания движения.
Маршруты движения МПТ проходят по существующим отрезкам и узлам через заданные остановочные пункты.

Информацию об остановочных пунктах, маршрутах движения и расписание движения ОТ получаются из различных источников информации и заносятся в программный комплекс PTV Vision ® VISUM.

Транспортна модель попиту

Построение модели транспортного спроса возможна при формализации исследуемой территории. Вся исследуемая территория делится на определенное количество областей, называемых транспортными районами.

В качестве транспортных районов выступают условно отделеные территориальные образования, подобраны с учетом сравнительной идентичности в плане социальных и экономических показателей внутри данных районов.

Система транспортного районирования в модели города Киева состоит из 100 районов. Административные районы делились на транспортные районы. Такое решение было принято в связи с имеющимися укрупненными данными статистики по административным районам города.
Каждый транспортное район содержит статистическую информацию о населении, трудоспособном население, рабочих места, рабочих места в сфере услуг, количестве студентов, количестве учебных мест и др.

Транспортные районы взаимодействуют с ВДМ на основе примыканий.

Дані для розрахунку транспортного попиту

Для расчета транспортного спроса необходимы данные о транспортной подвижность населения. Сбор данных основан на опросе респондентов, распределенных по территории города в соответствии с принципами квотной выборки согласно пространственного распределения населения и его половозрастной структуры.
Опрос проводился на основе специально разработанной анкеты.
При опросе жителей должны были быть получены ответы на вопросы:
• кто совершает поездку;
• с какой целью;
• откуда и куда поездка происходит;
• когда поездка начинается и заканчивается;
• какие транспортные средства использовались.
На основе опроса формируется цепочка передвижений респондента за сутки.
Примером типичного цепочки перемещений или примером изменения человеческой деятельности в течение дня есть ряд последовательной активности Д-Р-М-Д (Дом – Работа – Магазин – Дом), из которого образуются однородные перемещения Д-Р, Р-М, М-Д, что в свою очередь, могут быть как началом, так и концом этого перемещения то есть источником – целью перемещения.
В городе существует большое количество видов деятельности, которые образуют соответствующий объем перемещений и имеют источник и цель. Поэтому для упрощения расчета спроса на транспорт (не влияет на точность его результатов) такие связи, а соответственно виды деятельности, обобщаются.
Для транспортной модели города Киев, сформировано 10 характерных видов деятельности (слоев спроса) Дом – Работа, Дом – Учеба, Дом – Другое, Обучение – Дом, Работа – Дом, Работа – Работа, Работа – Другое, Другое – Дом, Другое – Работа, Другое – Другое. И определены источники и цели поездок.
С опросов населения, определяются количество перемещений по слоям спроса.

Для каждого слоя спроса выполняется нормирование. В расчете при нормировании сумм для каждого слоя спроса определяется на какую сумму (создания или притяжения) будет опираться расчет, если суммы создания или притяжения будут отличаться. Это делается для того чтобы на слой спроса рассчитывалось не более перемещений, чем он создает или привлекает (Qi = Zi).

Расчет спроса

Расчет спроса в транспортной модели осуществляется по классическому четырех ступенчатому алгоритму.

Этапы расчета:

1. Генерация спроса (Trip Generation);
2. Распределение спроса (Trip Distribution);
3. Выбор режима (Mode Choice)
4. Перераспределение (Traffic Assignment).

1) Генерация спроса
На этом этапе определяется объем движения для каждого района (объемы прибытия и отправления с учетом нормирующих коэффициентов) по соотношению
Qi = Σ ССтв PОg (i);
Zj = Σ СТяж PОg (j),
где РОg (i) – количество рефератных лиц для слоя спроса g в районе i,
ССоз. – коэффициент создания, СПрит – коэффициент притяжения.
С математической точки – рассчитываются контрольные суммы матриц корреспонденции.

2) Распределение спроса
На основе транспортного предложения рассчитываются расходы на осуществление корреспонденций, т.е. рассчитываются матрицы затрат. На основе объемов сгенерированного спроса и матриц затрат происходит распределение спроса, то есть рассчитываются матрицы корреспонденций для каждого слоя спроса соответствующего транспортного района.
Распределение слоев спроса происходит на основе функции оценки (оценки вероятности осуществления перемещения). Функция оценки определяется для каждого слоя спроса на основе опроса населения города о дальности (вероятности) и среднем время поездки. (Для г. Киев рассчитано 10 матриц корреспонденций по слоям спроса.)

3) Выбор режима

После расчета матриц корреспонденций по слоям спроса, необходимо разделить эти матрицы по режимам движения. Режим движения определяет способ реализации корреспонденции – на индивидуальном или на общественном транспорте.
Распределение слоев спроса по режимам движения происходит на основе функции оценки.
Функция оценки определяется с опроса населения города о дальности и среднем время поездки на определенном виде транспорта. (Для г. Киев рассчитано 20 матриц корреспонденций по режимам движения).

4) Перераспределение

После того как полученные матрицы корреспонденций по слоям спроса, и они разделены на виды транспорта, которыми будут реализованы, необходимо провести перераспределение полученных матриц корреспонденций по транспортному предложению для выбора того или иного пути реализации этих корреспонденций.
Перераспределение индивидуального транспорта происходит по принципу равновесных потоков. Пользователь индивидуального транспорта выбирает путь между районами, исходя из того что, чем короче и менее нагруженный путь, тем больше вероятность того, что он воспользуется им для реализации своих транспортных потребностей. Пассажир общественного транспорта выбирает наиболее привлекательный маршрут и время отправления по расписанию для осуществления своей поездки.

Повышение качества транспортной модели

Процесс калибровки (повышение качества модели) является одним из важнейших этапов создания транспортной модели. В процессе калибровки необходимо добиться максимальной близости результатов, полученных на основе моделирования и данных, собранных в результате проведенных натурных обследований.
Основой для калибровки являются натурные данные о существующей интенсивности транспортных и пешеходных потоков, а также скорости транспортных потоков, на действующей сети. Для оценки адекватности и качества ТМ используются общепринятые статистические критерии, которые позволяют оценивать основные качественные параметры созданной модели.

Оценка производится по следующим параметрам:

1. Средняя абсолютная ошибка – среднее отклонение абсолютных значений (разница между наблюдаемым и рассчитанным значением);
2. Средняя относительная ошибка – среднее отклонение абсолютных значений в %;
3. Абсолютное значение RMSE – среднеквадратическое отклонение;
4. Относительное значение RMSE – относительное среднеквадратическое отклонение;
5. Коэффициент корреляции
Калибрование проводится на каждом этапе создания транспортной модели.

Результаты моделирования

Завершающим этапом моделирования является вывод различных данных (количественных показателей) в графической и табличной формах (порядок вывода определяется пользователем в соответствии с задачами и потребностями):
– Показатели дорожного движения на улично-дорожной сети и в частности на каждом ее элементе (скорость соединения, продолжительность движения, уровень использования пропускной способности, суточная и почасовая интенсивность движения, средняя продолжительность транспортных задержек и т.п.);
– Распределение интенсивности транспортных и пассажирских потоков на улично-дорожной сети города в течение суток (часы);
– Уровень загрузки УДС в определенный период суток;
– Показатели маршрутной сети общественного транспорта (время оборота на маршруте, продолжительность рейса, эксплуатационная скорость, продолжительность движения между остановками, количество пересадок, интервал движения и т.п.).

Картограмма интенсивности транспортных потоков на УДС города Киева (авт./сутки)

Вывод

Транспортная модель, является эффективным инструментом для количественной оценки функционирования дорожно-транспортной инфраструктуры.

Об авторе

Работу в 2014 году выполнил Дорош Максим Игоревич.

ОБРАЗОВАНИЕ

КИЕВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ
Факультет: «Строительный факультет»,
Кафедра: «Городского строительства»,
Направление: «Городские улицы и дороги»
с 09.2010 по 07.2014 (Диплом бакалавра, магистра – с отличием)
КОНОТОПСЬКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ
Специальность: «Промышленное и гражданское строительство»
с 09.2006-12.2010 г. (Диплом младшего специалиста – с отличием)

ПРОФЕСИОНАЛЬНЫЕ НАВЫКИ

Навыки работы с компьютером, ПО
Уверенно владею рядом программных продуктов: AutoCad, Civil 3D, Компас 3D, Google SketchUp, PTV Vissim, Visum, ABBYY FineReader, Photoshop, Microsoft Office, ABK и др., возможно обучение других программ.

Владение языками

Украинский, русский – свободно;
Английский — средний уровень.

Дополнительная информация

Трудолюбивый, целеустремленный, ответственный, пунктуальный. Многократный победитель областных соревнований по легкой атлетике и баскетболу.
Участник транспортных форумов и выставок.
Водительские права категории В.

Контакты

Украина, г. Киев, ул. 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