Н.Н. Осетрин, Д.А. Беспалов, М.И. Дорош

Транспортное моделирование представляет собой признанный инструмент решения инженерных и управленческих задач в сфере стратегического планирования развития транспортной инфраструктуры города. На сегодняшний день разработаны транспортные модели ряда российских: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Пермь, Самара, Иркутск, Томск, Астрахань, Барнаул, Вологда, и украинских: Львов, Ивано-Франковск городов [1]. В декабре 2014, для анализа существующей УДС и оценки последствий реализации тех или иных инфраструктурных проектов, в Киеве начата разработка транспортной модели города, в работе над которой авторы статьи принимали активное участие. В статье рассмотрены особенности разработки транспортной модели города Киева.

Transport modelling is a common tool for solving engineering and management tasks while planning transport infrastructure of the city. Today, transport models are developed for several Russian (Moscow, Saint Petersburg, Yekaterinburg, Perm, Samara, Irkutsk, Tomsk, Astrakhan, Barnaul and Vologda) and Ukrainian cities (Lviv, Ivano-Frankivsk). In December 2014, authors of this article were involved into Kyiv transport model development. The purpose of this model is current state analysis and scenario impact estimation. This article regards special features of Kyiv transport model development.

Модель транспортного предложения. Для разработки транспортной модели Киева и его пригородной зоны использовался программный комплекс PTV VISUM. Процесс создания транспортной модели разделён на два основных этапа – транспортное предложение и транспортный спрос. Модель транспортного предложения описывает транспортную инфраструктуру: транспортную сеть из узлов (перекрёстков, развязок и т. д.) и соединяющих их рёбер (улиц, дорог и т. д.) и описывает затраты на перемещения. Модели спроса на транспорт описывают качественно и количественно перемещения с учётом причин их возникновения, различных видов транспорта и путей следования [1].

Модель транспортного предложения для Киева была получена при помощи геоинформационного ресурса Open Street Map (OSM – «открытая карта улиц) – это некоммерческий веб картографический проект по созданию свободной географической карты мира. После импорта OSM в PTV Visum, транспортная сеть была тщательно проверена и отредактирована. Каждый элемент транспортного предложения проверялся вручную. Для рёбер графа задавались количество полос движения, скоростной режим движения, пропускная способность, наличие одностороннего движения, разрешённые для движения системы транспорта, а для узлов – разрешённые и запрещённые манёвры, наличие светофорного регулирования, задержки при манёврах. Модель транспортного предложения г. Киева состоит из 20864 узлов и 52324 отрезков (рис.1). Исходными данными для проверки параметров УДС, являлись схемы организации дорожного движения, панорамные видеосъёмки с ресурсов Яндекс-Карты и Google-Карты.

Рис. 1.Транспортное предложение Киева в программном комплексе PTV VISUM

Общественный транспорт

Для описания транспортного предложения, кроме информации о геометрии УДС и организации дорожного движения на ней, необходима информация о действующей маршрутной сети ГОПТ. Данные об остановочных пунктах, маршрутах движения и расписания движения маршрутов ГОПТ получены от коммунального предприятия «Киевпастранс» и компании Easy Way, которая предоставила данные в формате GTFS (General Transit Feed Specification). — общедоступный формат описания расписаний движения ГОПТ и сопутствующей географической информации. В PTV Visum есть возможность импорта данного формата данных с помощью дополнительных модулей «Import General Transit Feed» и «Transit Supply», что существенно упрощает и ускоряет процесс создания сети общественного транспорта.

В модели Киева учтено следующее количество маршрутов по разным системам транспорта: автобус – 71; маршрутное такси – 174; пригородный автобус – 167; троллейбус – 43; трамвай – 18; скоростной трамвай – 5; метрополитен – 3 ветки; городская электричка – 1 кольцевая ветка. По каждому маршруту ГОПТ введены такие параметры: геометрия прохождения маршрута; имя маршрута; длина маршрута; расписание движения; остановки (в том числе и время остановки) на маршруте (рис.2).

Рис. 2 – Графическое представление прохождения маршрута в PTV VISUM (на примере маршрута автобуса №21)

Системы транспорта и сегменты спроса (табл.1). [1]. Для модельного описания состава и структуры транспортных потоков, в модель были введены данные о видах транспортных средств. Сегменты спроса описывают поездки с использованием одной или нескольких систем транспорта различных групп людей.

Табл.1. Системы транспорта и сегменты спроса в транспортной модели Киева

Модель транспортного спроса

Транспортное районирование

Исследуемая территория Киева и пригорода была разделена на транспортные районы (ТР) с учётом административно-территориального деления города, однородности территории по функциональному зонированию; границы районов проводились по межмагистральным территориям, естественным и искусственным рубежам (реки, линии железных дорог и т.д.), препятствующим свободному пешеходному передвижению [2]. Отдельными пригородными транспортными районами в область модели были включены города-спутники.

Так же были установлены кордонные районы, т.е. фиктивные транспортные районы, расположенные на границе моделируемой области. Расположение кордонных транспортных районов определено исходя из наличия наиболее высокоинтенсивных автомобильных дорог (относительно рассматриваемой зоны моделирования). Кордонные ТР генерируют и поглощают транспортный поток, который дает дополнительную транспортную нагрузку на рассматриваемую территорию.
С учётом всех факторов, исследуемая территория была разделена на 407 транспортных районов, из которых 379 – городские, 18 – пригородные и 10 – кордонные (рис.3).

Для расчёта спроса на передвижения по каждому РТР были введены такие социально-экономические показатели: численность населения; количество рабочих мест (в том числе и с разбивкой в соответствии с КВЭД); количество рабочих мест в сфере услуг; количество трудоспособного населения; количество детей дошкольного возраста; количество школьников; количество студентов; численность пенсионеров; количество мест для досуга; количество мест в детских садах; количество учебных мест в школах и ВУЗах. Для получения данной статистики в профильные департаменты Киевской городской администрации, были направлены официальные запросы. Например, данные о численности населении были получены с привязкой к дому и разбивкой на возрастные категории по группам «до 7 лет», «7-17 лет», «18-23 лет», «24-60 лет», «61-70 лет» та «больше 70 лет». В атрибутику кордонных РТР с учётом их специфики вносились данные объёмов входящего и выходного транспортного потока, а также доля транзита транспортного потока.

Рис. 3. Транспортные районы области моделирования

Расчёт транспортного спроса. Для расчета использована классическая четырёхшаговая модель транспортного спроса [1].:

1) расчёт объёмов прибытий и отправлений по каждому району – результатами расчёта являются сумма элементов по строкам и столбцам матриц корреспонденций (Trip generation);

2) расчёт общих межрайонных корреспонденций – результатами расчёта являются элементы матриц корреспонденций (Trip distribution);

3) расщепление общих межрайонных корреспонденций по способам передвижений (видам транспорта): пешие передвижения, передвижения с использованием ГОПТ, передвижения на личном автомобиле и т. д. – результатами расчёта являются элементы матриц корреспонденций (Modal split);

4) распределение корреспонденций по транспортной сети, т. е. определение путей, выбираемых участниками движения, и определение количества передвижений по каждому пути – результатами расчёта являются модельные значения интенсивности транспортных потоков и объёмы пассажиропотоков по участкам транспортной сети (Trip assignment).

На данный момент существуют и другие подходы к расчёту транспортного спроса, например, activity-basedmodels или модификации четырёхшаговой модели (модель одновременного и взаимосвязанного расчёта шагов определения корреспонденций и их расщепления) и другие. Поэтому приведённое разделение достаточно условно, так как все этапы расчёта взаимосвязаны.

Для определения параметров и коэффициентов каждого из шагов расчёта Киевским международным институтом социологии проведён опрос населения Киева в форме телефонного опроса (CATI): выборочная совокупность составила 1% от общего количества жителей города (30 тыс. эффективных респондентов, под которыми подразумевается респондент, который согласился отвечать на вопросы анкеты и сделал это до конца). Выборка опроса была сформирована так, чтобы быть репрезентативной, и отвечать генеральной совокупности по возрастной и гендерной структуре населения. Опрашивались респонденты о совершенных ими за предыдущий день перемещениях с указанием их целей, используемого транспорта, времени и других параметров.

По результатам обработки опроса были получены следующие величины:

• распределение количества совершаемых жителями города перемещений по различным целям и социально-экономическим группам; по этим данным были рассчитаны коэффициенты подвижности (генерации и притяжения) населения по различным целям и социально-экономическим группам;
• распределение перемещений по длительности их совершения с разделением по целям перемещений, видам транспорта и социально-экономическим группам с различным уровнем дохода, (рис.4).
  Одномоментно с телефонным опросом был осуществлен онлайн Интернет-опрос, для выявления специфических корреспонденций [3], например, таких как ВУЗ-Работа, которые встречаются не так часто.

Рис. 4. Распределение передвижений по целям перемещений и видам используемого транспорта

Калибровка

В её процессе проводилась серия вычислительных экспериментов с моделью [4]. При этом менялись характеристики или параметры в модели с целью достижения максимально-возможного уровня соответствия данных натурных обследований с расчётными значениями интенсивности транспортных и пассажиропотоков. Для калибровки транспортной модели Киева использованы данные об интенсивности транспортных и пассажиропотоков, полученные в ходе обследований 2014-2015гг. Обследовании пассажиропотоков на наземном ГОПТ Киева выполняли студенты киевских университетов в два этапа. На первом (On-Board Survey) обследовались все маршруты ОТ: учётчики находились в салоне подвижного состава и при помощи мобильного приложения Transit Wand, разработанного британской компанией Integrated Transport PlanningLtd (ITP), фиксировали количество зашедших и вышедших пассажиров на остановке ОТ; приложение Transit Wand использует в своей работе GPS, вследствие чего маршрут движения привязывался к электронной карте, фиксируя время остановки, время движения по перегону, время оборота маршрута; в результате замера данные загружались на сервер. На основе собранных данных, был проведён детальный анализ и обработка замеров, получены данные о суточной нагрузке на маршрутах ОТ. На втором этапе проводилось обследование суточной нагрузки пассажиропотоков на перегоне (Occupancy Survey), то есть фиксировалось количество всех пассажиров, которые проехали через перегон на всех маршрутах ОТ. Для обследования были выбрани 17 наиболее нагруженных маршрутами ОТ перегонов. Учётчики в специально разработанной анкете (рис.5) фиксировали номера маршрутов, тип подвижного состава и визуально определяли по 6-бальной шкале степень наполненности салона. В результате обследования, получены значения суточных пассажиропотоков на выбранных перегонах.

Обследование интенсивности движения транспорта

На практике используются различные методы сбора данных об интенсивности движения индивидуального транспорта. Для транспортной модели Киева обследование проводились в утренний (с 9 до 10) и вечерний (с 18 до19) часы пик с использованием переносных видеокамер, которые позволяют производить съёмку на всем обследуемом узле одномоментно. Обследование проведено на 80 основных узлах, магистральных улиц города (рис.6). Видеоматериалы обрабатывались с использованием специализированного программного обеспечения, которое позволяет осуществлять ввод количества транспортных средств с видеозаписи и в автоматическом режиме заполнять базу данных обследования. Значение замеров интенсивности движения транспорта в пиковые часы приводились к суточным значениям по методике КНУСА [5].

Рис. 5 Анкета обследования загруженности перегонов пассажирами маршрутов ОТ

Рис. 6.- Положение мест обследования интенсивности транспортных потоков в Киев

Внедрение

На основе разработанной модели проанализирована существующая УДС и маршрутная сеть ГОПТ. Разработаны три сценария оптимизации работы общественного транспорта. На основе первого, кратковременного сценария, предусматривается: введение 16 новых маршрутов; изменение 38 существующих; прекращение функционирования 107 маршрутов; сохранение 163 существующих маршрутов. В результате реализации этих мероприятий, планируется сокращение на 36% потребления дизельного топлива, увеличение на 17% использования электроэнергии. В целом возможно уменьшение общего использования энергии на 23%.

Литература

1. Транспортное планирование: создание транспортных моделей городов: монография / Якимов М.Р. – М.: Логос, 2013. – 188 с.

2. БелНИИПградостроительства, ЦНИИПградостроительства. Руководство по проведению транспортных обследований в городах. М.: Стройиздат, 1982. – 72с.

3. Анкета для опроса населения города (http://goo.gl/forms/Baz91ZlU2K).

4. Транспортное планирование: практические рекомендации по созданию транспортных моделей городов в программном комплексе PTV Visum: монография / Якимов М.Р., Попов Ю.А. – М.: Логос, 2014. – 200 с.

5. Транспортні системи міст. Рейцен Є.О – К.: КНУБА, 2011. – 64 с.