Разработка транспортной сети города
Министерство Образования Российской Федерации
Южно-уральский
Кафедра: Эксплуатация автомобильного транспорта
Курсовой проект
Тема: Разработка транспортной сети города
Челябинск 2007
Аннотация
Цель курсового проекта – определение такой схемы городских автобусных маршрутов, чтобы суммарные затраты времени пассажиров на ожидание, проезд и пересадки были минимальными. Составление схемы выполняется по имеющейся карте города с транспортной сетью, состоящей из пунктов зарождения и погашения пассажиропотоков и улиц, соединяющих эти пункты, по которым возможно движение автобусов; с известными размерами пассажиропотоков между всеми микрорайонами. Установлено также: время, затрачиваемое одним пассажиром на пересадки в каждом пункте; используемая вместимость единицы подвижного состава; максимально допустимый интервал движения автобусов; минимально допустимый коэффициент использования вместимости автобусов.
С учетом всех выше указанных исходных данных рассчитана схема городских автобусных маршрутов.
При помощи метода расчета кратчайших расстояний были определены кратчайшие (по времени) пути между пунктами. Установлена исходная маршрутная схема, в которую входят беспересадочные сквозные маршруты, а также участковые маршруты, соответствующие заданному интервалу движения автобусов. Рассчитана целесообразность назначения дополнительных сквозных маршрутов, после чего в маршрутную схему были включены дополнительные маршруты. Для полученной схемы определен коэффициент использования вместимости, который сравнивается с заданным коэффициентом.
Транспорт – одна из ключевых отраслей народного хозяйства. В современных условиях дальнейшее развитие экономики немыслимо без хорошо налаженного транспортного обеспечения. От его четкости и надежности во многом зависят трудовой ритм предприятий промышленности, строительства и сельского хозяйства, настроение людей, их работоспособность.
Социально-экономические
преобразования, произошедшие в нашей
стране за последние 10-12 лет, нарушили
работоспособную систему
В настоящее время транспорт работает в условиях, когда наметилась тенденция стабилизации реального сектора экономики и доходов населения.
В таких условиях необходимы
совместные усилия специалистов транспортников,
центральных и региональных органов
управления, которые должны быть направлены
на совершенствование
Основной проблемой городских пассажирских перевозок является совершенствование перевозочного процесса в часы пик и улучшении качества обслуживания пассажиров. Трудности разрешения этой проблемы возрастают с увеличением территории и ростом численности населения городов, особенно там, где практически исчерпана возможность увеличения плотности наземного пассажирского транспорта, а география города и состояние его дорог не позволяют расширить маршрутную сеть
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
В общем случае задача выбора схемы городских автобусных маршрутов формулируется следующим образом. Имеется транспортная сеть – улицы города, по которым возможно движение автобусов. Заданы крупные пункты зарождения и погашения пассажиропотоков – узлы и соединяющие их участки улиц – звенья транспортной сети. Известно время следования автобусов по каждому звену транспортной сети. Установлены размеры пассажиропотоков между узлами заданной транспортной сети.
Требуется определить такую
схему автобусных маршрутов, чтобы
суммарные затраты времени
Исходя из указанной формулировки задачи выбора схемы автобусных маршрутов в городах для ее решения необходимы следующие данные:
- Карта города с транспортной схемой, состоящей из пунктов зарождения и погашения пассажиропотоков и улиц, соединяющих эти пункты, по которым возможно движение автобусов (Рис. 1.);
Рис.1.Транспортная сеть города (в скобках - расстояния между пунктами в км, цифры без скобок - время движения автобуса в минутах)
- Размеры пассажиропотоков между всеми пунктами (микрорайонами) города (Таблица 1);
Таблица 1
Размеры пассажиропотоков между микрорайонами (чел.)
Пункты оправления |
Пункты прибытия | |||||||
7 |
2 |
9 |
16 |
11 |
6 |
12 |
23 | |
7 |
235 |
30 |
372 |
73 |
250 |
96 |
150 | |
2 |
250 |
16 |
54 |
49 |
130 |
119 |
19 | |
9 |
78 |
49 |
420 |
103 |
349 |
14 |
311 | |
16 |
190 |
172 |
18 |
86 |
254 |
126 |
45 | |
11 |
60 |
84 |
134 |
98 |
314 |
470 |
185 | |
6 |
100 |
85 |
76 |
72 |
129 |
140 |
99 | |
12 |
240 |
96 |
84 |
88 |
98 |
134 |
184 | |
23 |
104 |
132 |
79 |
73 |
41 |
172 |
59 |
|
- Используемая вместимость едини
цы подвижного состава
- Время, затрачиваемое одним пассажиром на пересадки в каждом пункте – время ожидания (Таблица 2);
Таблица 2
№ микрорайона |
7 |
2 |
9 |
16 |
11 |
6 |
12 |
23 |
Время ожидания, мин. |
5 |
3 |
2 |
4 |
2 |
7 |
4 |
1 |
- Интервал движения
- Коэффициент использования вместимости автобусов по всей сети маршрутов в целом
- Эксплуатационная скорость
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
ЭТАП 1. Определение кратчайших расстояний (по времени) между пунктами (микрорайонами).
- Присвоим начальному узлу сети (пункт 2) потенциал «0» (Рис. 2.).
- Построим все звенья, начальные узлы которых имеют потенциалы, а конечные нет. Определим потенциалы конечных узлов, как сумму потенциала начального узла и времени движения автобуса по звену, соединяющему начальные и конечные узлы. Выбираем конечный узел с наименьшим потенциалом, запишем его рядом с узлом и отметим звено стрелкой. Расчеты кратчайших путей выполняют по всем пунктам до тех пор, пока всем узлам не будут присвоены потенциалы. Дуги со стрелками показывают кратчайший путь от пункта 2 ко всем остальным пунктам.
Результаты расчетов вносим в таблицу 3, которая показывает все кратчайшие по времени следования маршруты между всеми пунктами транспортной сети. В соответствующих клетках в верхнем левом углу указаны пункты, через которые проходит кратчайший путь, а внизу – время следования между начальным и конечным пунктами.
Из таблицы 3 видно, что кратчайший путь из пункта 2 в пункт 17 проходит через пункты 6 ,10 и 8, и время следования (без учета времени на пересадки) составляет 43,3 мин.
Рис. 2. Определение кратчайших путей
Таблица 3
Кратчайшие по времени следования маршруты между всеми пунктами сети (мин.)
Пункты оправления |
Пункты прибытия | |||||||
7 |
2 |
9 |
16 |
11 |
6 |
12 |
23 | |
7 |
13,8 |
6 23,8 |
11 20,5 |
8,2 |
7,4 |
11 19,1 |
11,16 39,6 | |
2 |
13,8 |
6 23,3 |
7,11 34,3 |
7 22 |
6,9 |
7,11 32,9 |
7,11,16 53,4 | |
9 |
6 23,8 |
6 23,3 |
11 34,1 |
21,8 |
16,4 |
11 32,7 |
34,1 | |
16 |
11 20,5 |
11,7 34,3 |
11 34,1 |
12,3 |
11,7 27,9 |
9,5 |
19,1 | |
11 |
8,2 |
7 22 |
21,8 |
12,3 |
7 15,6 |
10,9 |
16 31,4 | |
6 |
7,4 |
6,9 |
16,4 |
7,11 27,9 |
7 15,6 |
7,11 26,5 |
7,11,16 47 | |
12 |
11 19,1 |
11,7 32,9 |
11 32,7 |
9,5 |
10,9 |
7,11 26,5 |
16 28,6 | |
23 |
16,11 39,6 |
16,11,7 53,4 |
34,1 |
19,1 |
16 31,4 |
16,11,7 47 |
16 28,6 |
|
ЭТАП 2. Установление исходной маршрутной схемы.
В качестве исходной маршрутной схемы принимается схема, в которую входят маршруты, удовлетворяющие достаточному условию назначения беспересадочных сквозных маршрутов, а также участковые маршруты, не совпадающие ни с одним сквозным маршрутом. В качестве сквозного рассматривается маршрут, соединяющий центры трех и более микрорайонов по кратчайшему пути, исходя из затрат времени на следование пути.
Достаточным условием для назначения сквозного маршрута является удовлетворение естественного требования, чтобы время ожидания пассажиром автобуса на начальном пункте маршрута было бы меньше или равно времени, которое он должен затратить в пункте пересадки, если такого маршрута не будет, т.е. будет выдержано следующее соотношение:
где: k – коэффициент неравномерности подхода пассажиров к остановке (принимается равным 0,5); q – используемая вместимость автобуса, равная 40; Тр – продолжительность расчетного периода суток в минутах, равная 60 минут; ρ – коэффициент внутричасовой неравномерности пассажирского потока (принимается равным 1,1); Рij – число пассажиров, проезжающих между конечными пунктами назначаемого маршрута в направлении максимального пассажиропотока; – затраты времени одного пассажира на пересадку в пункте l, имеющем минимальную продолжительность пересадки по сравнению с другими промежуточными пунктами на пути между начальным i и конечным j пунктами назначаемого сквозного маршрута в направлении максимального пассажиропотока.
Маршруты, отвечающие этому условию, включаются в исходный вариант схемы автобусных маршрутов.
Проводим анализ соответствия достаточному
условию возможных в
7–9: 2-11:
7-16:
7-12:
7-23:
2-9:
2-16:
2-12:
2-23:
9-16:
9-12:
11-6:
16-6:
11-23:
6-12:
6-23:
12-23:
Таким образом, в рассматриваемом примере был назначен один сквозной маршрут: 11–6 (Рис. 3.). С ними не совпадают следующие участковые маршруты: 2-6, 2-7, 6-9, 9-11, 11-12, 11-16, 12-16, 16-23, 9-23; которые для назначения должны быть проверены на соответствие заданному интервалу движения.
Рис. 3. Исходная схема маршрута после II этапа
ЭТАП 3. Проверка участковых маршрутов на соответствие заданному интервалу движения.
Проверке подлежат только те участковые маршруты, которые не совпадают со сквозными и проходят через пункты, между которыми есть возможность проезда на автобусах по другим маршрутам (т.е. через какие-либо промежуточные пункты).
Для расчета интервала движения автобусов по маршруту принимается направление с наибольшим пассажиропотоком .
Интервал движения определяется по формуле:
Рассчитанные интервалы движения для сквозных маршрутов не должны превышать заданного максимального (12мин.).
2–4:
2–6:
2–12:
6–11:
6–10:
10–11:
11–12:
Маршруты 2–6, 2–12 и 10–11 не удовлетворяют ограничению (интервалу равному или меньше 10 мин), поэтому они не будут включены в исходный вариант маршрутной схемы.
Таким образом, исходным вариантом маршрутной схемы является вариант с семью маршрутами: 2–4, 4–18, 12–17, 10–17, 12–11, 11-6 и 6–10.
ЭТАП 4. Расчет целесообразности назначения дополнительных сквозных маршрутов.
Кроме маршрутов, которые оказались в исходном варианте, можно назначить и другие сквозные маршруты. Определим их из таблицы 3, где каждому такому маршруту соответствует клетка, в верхнем левом углу которой имеется хотя бы один номер промежуточного пункта. Клетки следует выбирать только выше, либо ниже диагонали с пустыми клетками, т.к. таблица 3 является симметричной. В рассматриваемой задаче такими дополнительными маршрутами могут быть маршруты: 2–11, 2–17, 4–6, 4–10, 4–17, 6–12, 11–17.
Сначала проверим, имеется ли на этих маршрутах пассажиропоток, который обеспечит движение автобусов с интервалом не больше заданного максимального (10 мин.). Выявление пассажиропотоков для этих маршрутов производится с учетом не только собственного пассажиропотока, следующего от начального до конечного пункта данного маршрута, но и с учетом тех пассажиров, которые могут обслуживаться этим маршрутом при отсутствии других дополнительных маршрутов. Для расчета интервала принимается направление с наибольшим суммарным пассажиропотоком (Таблица 4).
Таблица 4
Расчет дополнительных маршрутов
Дополнительный маршрут |
Пассажиропоток (чел.) |
Расчетный интервал (мин.) |
|
| |
|
| |
|
| |
|
| |
|
| |
|
| |
|
|
Из таблицы 4 видно, что интервал, меньший или равный заданному максимальному (10 мин.), имеют маршруты: 2-12, 2-23, 9-16 и 6-23. Данные маршруты будут рассматриваться в дальнейших расчетах.
Для исходного варианта схемы автобусных маршрутов рассчитывается время, затрачиваемое всеми пассажирами на следование и пересадки. Для каждого пассажиропотока выбирается для поездки путь с учетом назначенных маршрутов и кратчайший по времени на следование и пересадки. Для этого используется метод расчета кратчайшего (по времени) пути, но с учетом того, что не только каждой дуге, но и каждой вершине транспортной сети соответствует определенное время (Рис. 4.). Результаты расчетов заносим в таблицу 5.
Цифры в верхних левых углах клеток таблицы 5 соответствуют пункту пересадки этого пассажиропотока, а цифры внизу – времени на следование и пересадки каждого пассажира, когда он использует наивыгоднейшие маршруты из числа назначенных.
Рис. 4. Маршрутная сеть со временем следования и пересадок
Таблица 5
Время следования с учетом пересадок (мин.)
Пункты оправления |
Пункты прибытия | |||||||
7 |
2 |
9 |
16 |
11 |
6 |
12 |
23 | |
7 |
13,8 |
6 30,8 |
11,12 34,6 |
8,2 |
7,4 |
11 21,1 |
6,9 66,9 | |
2 |
13,8 |
7,6 49,6 |
7,11,12 53,4 |
7 27 |
7 26,2 |
7,11 39,9 |
7,6,9 85,7 | |
9 |
6 30,8 |
6,7 49,6 |
6,7,11,12 70,4 |
6,7 44 |
16,4 |
6,7,11 56,9 |
34,1 | |
16 |
12,11 34,6 |
12,11,7 53,4 |
12,11,7,6 70,4 |
12 24,4 |
12,11,7 47 |
9,5 |
12,11,7,6,9 106,5 | |
11 |
8,2 |
7 27 |
7,6 44 |
12 24,4 |
7 20,6 |
10,9 |
7,6,9 76,1 | |
6 |
7,4 |
7 26,2 |
16,4 |
7,11,12 47 |
7 20,6 |
7,11 33,5 |
9 52,5 | |
12 |
11 21,1 |
11,7 39,9 |
11,7,6 56,9 |
9,5 |
10,9 |
11,7 33,5 |
11,7,6,9 89 | |
23 |
9,6 66,9 |
9,6,7 85,7 |
34,1 |
9,6,7,11,12 106,5 |
9,6,7 76,1 |
9 52,5 |
9,6,7,11 89 |
|
Сумма времени, затраченного всеми пассажирами на следование и пересадки, получается умножением величин пассажиропотоков (Таблица 1) на соответствующее время, указанное в таблице 5, и суммированием всех полученных при этом произведений.
Таблица 6
Сумма времени, затраченного всеми пассажирами на следование и пересадки (мин)
Пункты оправления |
Пункты прибытия | |||||||
7 |
2 |
9 |
16 |
11 |
6 |
12 |
23 | |
7 |
3243 |
924 |
12871,2 |
5986 |
1850 |
2025,6 |
10035 | |
2 |
3450 |
793,6 |
2883,6 |
1323 |
3406 |
4748,1 |
1628,3 | |
9 |
2402,4 |
2430,4 |
29568 |
4532 |
12180,1 |
796,6 |
10605,1 | |
16 |
6574 |
9184,8 |
1267,2 |
2098,4 |
11938 |
1197 |
4792,5 | |
11 |
492 |
2268 |
5896 |
2391,2 |
6468,4 |
5123 |
14078,5 | |
6 |
740 |
2227 |
1246,4 |
3384 |
2657,4 |
4690 |
5148 | |
12 |
5064 |
3830,4 |
4779,6 |
836 |
1068,2 |
4489 |
16192 | |
23 |
6957,6 |
11312,4 |
2693,9 |
7774,5 |
3120,1 |
9030 |
5251 |
|
Время ожидания всех пассажиров на одном маршруте в основном направлении (в направлении максимального пассажиропотока) не зависит от числа пассажиров, едущих в этом направлении:
Сумму затрат времени на ожидание отправления необходимо определить с учетом соотношения по каждому назначенному маршруту. С целью упрощения примем это отношение как средневзвешенную величину для всех назначенных маршрутов. Для этого найдем сумму всех максимальных и сумму всех минимальных пассажиропотоков и определим отношение:
которое показывает, насколько меньше будет время ожидания пассажиров, следующих в обратном направлении, т.е. в направлении с минимальным рассматриваемом пассажиропотоком.
Таким образом, приближенно в обратном направлении пассажиры будут тратить на ожидание автобусов 0,58 времени, которое затратят на ожидание автобусов все пассажиры, следующие в основном направлении.
В исходном варианте назначено семь маршрутов, т.о. общее время ожидания всех пассажиров:
Общие затраты времени всех пассажиров на следование, пересадки и ожидание:
Эти данные заносятся в таблицу 7 в столбец «Исходный вариант».
Затем рассчитываем целесообразность назначения дополнительных маршрутов в соответствие с проделанным анализом (Таблица 4). Заданному интервалу движения соответствуют маршруты: 4–10, 11–17,4–17, 2–17
Назначение каждого
дополнительного маршрута изменяет
общие затраты времени
Каждый новый вариант рассчитывается так же, как и исходный вариант, но при этом учитывается, что введен дополнительный маршрут.
Например, если дополнительно к исходному варианту ввести маршрут 4–10, то это сократит время, затрачиваемое на пересадки для пассажиропотоков 11–10, 12–10, 11–17, 11–18; за счет ликвидации пересадок в пункте 6. Общее время на следование и пересадки у всех пассажиров при этом уменьшится на 506,5 чел∙час.
В результате расчетов, которые были проведены по IV этапу, в данном примере получена схема маршрутов (Рис. 5.). По сравнению с исходным вариантом маршрутной схемы (Рис. 4.) здесь дополнительно введен маршрут 11–17 .Анализ результатов расчетов по II группе показывает, что не один из введенных маршрутов не снижает общие затраты по сравнению с лучшим вариантом I группы (11-17). Поэтому дальнейшие расчеты прекращаем.
Таблица 7
Сравнение затрат времени
Наименование |
Исходный вариант |
Группы вариантов | |||||
I |
II | ||||||
Дополнительно назначаемые маршруты |
– |
6-23 |
9-16 |
2-23 |
2-12 |
6-23 |
2-23 |
Затраты времени на следование и пересадки (чел∙час) |
4899,1 |
4566 |
3902 |
4813 |
5290,7 |
3605,4 |
3929,1 |
Затраты на ожидание (чел∙час) |
170,4 |
198,8 |
198,8 |
198,8 |
198,8 |
227,2 |
227,2 |
Общие затраты (чел∙час) |
5069,5 |
4765 |
4101 |
5012 |
5489,5 |
3832,6 |
4156,3 |
Рис. 5. Схема маршрута по результатам расчета этапа IV
ЭТАП 5. Проверка полученной схемы автобусных маршрутов на заданный коэффициент использования вместимости автобусов.
Для проверки по всей сети составляется таблица пассажиропотоков, в которой в левом верхнем углу каждой клетки проставляются промежуточные пункты следования данного потока пассажиров по кратчайшему пути с учетом назначенных маршрутов (Таблица 8).
Затем рассчитывается суммарный пассажиропоток по каждому участку сети в прямом и обратном направлениях. Для этого составляется таблица (Таблица 9). Рассматривая последовательно каждую клетку таблицы 8 по строкам с учетом пунктов следования, в таблицу 9 заносится количество пассажиров, следующих в каждом направлении по каждому участку сети.
Таблица 8
Пассажиропотоки с учетом назначенных маршрутов (чел.)
Пункты оправления |
Пункты прибытия | |||||||
2 |
4 |
10 |
11 |
17 |
18 |
12 |
6 | |
2 |
350 |
4,12,11 85 |
4;12 49 |
4,12,18 19 |
4;12 190 |
71 |
4;12;11 105 | |
4 |
350 |
12,11 39 |
12 160 |
12,18 248 |
12 524 |
180 |
12,11 10 | |
10 |
11,12,4 24 |
11,12 124 |
121 |
100 |
80 |
155 |
262 | |
11 |
12;4 84 |
164 |
120 |
10,18 185 |
10 285 |
470 |
314 | |
17 |
18,12,4 109 |
18,12 80 |
18 166 |
18,10 194 |
31 |
18 154 |
18,10 29 | |
18 |
12,4 137 |
12 229 |
186 |
10 270 |
49 |
126 |
10 87 | |
12 |
4 96 |
16 |
46 |
98 |
18 181 |
189 |
11 134 | |
6 |
85 |
80 |
80 |
129 |
10,18 99 |
10 74 |
11 30 |
|
