DEVELOPMENT AND APPROBATION OF THE TECHNIQUE OF OPTIMIZATION OF BUS FLEET STRUCTURE ON CAPACITY IN THE MEGACITY

Жуков А.И.

Кандидат технических наук, доцент, Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ПАРКА АВТОБУСОВ ПО ВМЕСТИМОСТИ В УСЛОВИЯХ МЕГАПОЛИСА

Аннотация

В статье предложена методика оптимизации структуры парка автобусов по вместимости при их эксплуатации на городских маршрутах, а также представлены результаты апробации предложенной методики при оптимизации структуры автобусного парка Зеленоградской автоколонны.

Ключевые слова: оптимизация, структура автобусного парка, городские автобусные перевозки.

Zhukov A.I.

PhD in technics, assosiate professor, Moscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI)

DEVELOPMENT AND APPROBATION OF THE TECHNIQUE OF OPTIMIZATION OF BUS FLEET STRUCTURE ON CAPACITY IN THE MEGACITY

 Abstract

In article the technique of optimisation of bus fleet structure on capacity for a bus transportation is offered, and also results of approbation of the technique for optimisation of bus fleet structure of the Zelenograd motorcade are presented.

Keywords: optimization, bus fleet structure, bus transportation.

Эффективная и надежная работа пассажирского автомобильного транспорта (ПАТ) является важнейшим фактором социально-политической и экономической стабильности. ПАТ обеспечивает основную часть трудовых поездок населения, оказывая непосредственное влияние на эффективность функционирования предприятий, организаций, учреждений и всех отраслей экономики регионов и страны. Качество транспортного обслуживания населения мегаполиса является одним из основных факторов, определяющим его удобство для жителей. Заданного уровня качества транспортного обслуживания населения можно достичь только при использовании парка подвижного состава оптимального как с точки зрения перевозчиков, так и пассажиров и общества в целом.

Пассажировместимость является основной характеристикой подвижного состава пассажирского транспорта с эксплуатационной точки зрения. Косвенно от нее зависит как уровень качества, так и себестоимость перевозок пассажиров на городских маршрутах. Поэтому оптимизация автобусного парка по вместимости является актуальной задачей как для перевозчиков, так и для регулирующих органов власти.

По результатам исследований, результаты которых представлены в [статья ГПА], разработана методика оптимизации структуры парка автобусов по вместимости при их эксплуатации на городских маршрутах. Главной особенностью предлагаемой методики является последовательное решение нескольких взаимосвязанных задач.

На первом этапе для каждого из всей совокупности маршрутов определяется рациональный тип планировки салона автобусов. В условиях мегаполиса наблюдается большое разнообразие типов маршрутов, поэтому использование только городского типа планировки не всегда оправдано. Принципы комплексной типологии автобусных маршрутов и подвижного состава определены в [диссер]. Алгоритм решения данной задачи представлен на Рисунок 1.

По результатам решения первой задачи вся совокупность маршрутов, для которых оптимизируется парк подвижного состава, разбивается на кластеры по рациональному типу планировки салона.

Далее для каждого кластера отдельно решаются следующие две задачи: оптимальное распределение автобусов по маршрутам по критерию минимизации суммарных средних расчетных затрат времени на ожидание пассажирами автобусов и собственно оптимизация парка подвижного состава автобусного транспорта по вместимости по критерию минимизации эксплуатационных затрат. Математические модели этих задач представлены в (1) и (2) соответственно.

Рисунок 1. Алгоритм определения рационального для использования типа планировки салона автобуса.

, при ограничениях ,

(1)

где n – количество различных типов (классов, моделей) автобусов, имеющихся на ПАТП (или на рынке).

l_мi – протяженность маршрута, км;

Q_чi – часовой пассажиропоток, пасс/ч;

Q_maxi – пассажиронапряженность на маршруте, пасс/ч;

t_обi – время оборота на маршруте, ч;

m – количество автобусных маршрутов, обслуживаемых ПАТП.

А_j^max – максимальное количество автобусов j-го типа (класса, модели), которое ПАТП может выпускать на линию ежедневно, ед.;

γ_i^max – максимально допустимый коэффициент наполнения на на i-м маршруте.

I_i^min(max) – минимально (максимально) допустимый интервал движения на i-м маршруте, мин.  

, при условиях ,

(2)

где Z_i – среднее количество оборотов, совершаемых на маршруте каждым автобусов за сутки, ед./сут.;

 - среднее время ожидания пассажиров при оптимальном распределении имеющихся автобусов по маршрутам, обслуживаемым ПАТП (величина данного ограничения находится при решении первой задачи), мин/пасс.

,

(3)

По  предлагаемой методике была произведена оптимизация парка подвижного состава Зеленоградской АК. Информация о технико-эксплуатационных показателях (ТЭП) маршрутов и исходном парке подвижного состава представлены в Таблица 1и Таблица 2.

Таблица 1. Исходные данные о маршрутной сети ПАТП, ТЭП маршрутов

Маршрут / ТЭП	tоб, ч	Lм, км	Zi, об/сут	Qmax, пасс/ч	Qч, пасс/ч
1	1,28	20	7,8	422	1032
2	1,15	18	8,7	374	743
3	1,30	21	7,7	704	1512
4	0,43	7	23,2	180	368
5	0,43	7	23,5	290	422
6	0,78	13	12,8	55	106
7	1,48	24	6,8	141	396
8	0,71	11	14,0	367	461
9	0,86	14	11,6	372	813
10	1,07	17	9,4	306	995
11	1,11	18	9,0	585	1495
12	0,96	15	10,4	539	817
15	0,89	14	11,3	756	904
16	0,33	5	30,8	310	600
17	0,43	7	23,2	1236	1314
18	0,80	13	12,5	272	345
19	1,48	24	6,8	1112	1796
20	1,12	18	8,9	293	406
22	0,48	8	21,1	222	255
23	0,58	9	17,2	360	548

Таблица 2. Исходный парк подвижного состава (по маршрутам)

маршруты / класс	ОМВ[1]	МВ	СВ	БВ	БВ2	ОБВ	Ам, ед.
1				8			8
2				6			6
3				9			9
4			2	1			3
5				4			4
6			1	1			2
7				4			4
8				4			4
9				6			6
10			4	3			7
11				9			9
12				8			8
15				2	2	5	9
16				4			4
17				10			10
18				3			3
19				4	3	11	18
20			2	2			4
22				3			3
23				4			4
Ам, ед.	0	0	9	95	5	16	125

По результатам определения рационального типа планировки салона установлено, что на всех маршрутах необходимо использовать автобусы городского типа планировки. Это объясняется компактными размерами города и относительно высоким пассажиропотоком на всех маршрутах.

По результатам перераспределения автобусов по маршрутам удалось снизить суммарные средние расчетные затраты времени на ожидание пассажирами автобусов в часы пик на 4,3%. Найденное распределение имеющегося парка автобусов по маршрутам представлено в Таблица 3.

Таблица 3. Найденное распределение имеющегося парка автобусов по маршрутам

маршруты / класс	ОМВ	МВ	СВ	БВ	БВ2	ОБВ	Ам, ед.
1	0	0	0	8	0	0	8
2	0	0	0	6	0	0	6
3	0	0	0	9	2	0	11
4	0	0	2	1	0	0	3
5	0	0	0	3	0	0	3
6	0	0	1	1	0	0	2
7	0	0	0	5	1	0	6
8	0	0	0	4	0	0	4
9	0	0	0	6	0	0	6
10	0	0	2	6	0	0	8
11	0	0	0	10	0	0	10
12	0	0	0	7	0	0	7
15	0	0	0	5	2	1	8
16	0	0	0	3	0	0	3
17	0	0	0	6	0	1	7
18	0	0	0	4	0	0	4
19	0	0	0	0	0	14	14
20	0	0	4	2	0	0	6
22	0	0	0	3	0	0	3
23	0	0	0	6	0	0	6
Ам, ед.	0	0	9	95	5	16	125

По результатам перераспределения автобусов по маршрутам получена величина суммарных средних расчетных затрат времени на ожидание пассажирами автобусов в часы пик - 1010,6 ч. Эта величина будет являться ограничением при решении завершающей задачи (собственно оптимизации парка подвижного состава по вместимости), так как качество перевозок пассажиров не должно ухудшиться.

По результатам оптимизации структуры парка подвижного состава Зеленоградской АК по вместимости удалось снизить эксплуатационные расходы более чем на 5%, при этом суммарные средние расчетные затраты времени на ожидание пассажирами автобусов в часы пик снизились по сравнению с оптимальным распределением почти на 1%, а по сравнению с исходным – на 5,2%. Найденная структура парка автобусов Зеленоградской АК представлена в Таблица 4.

Таблица 4.  Найденная структура парка автобусов Зеленоградской АК

маршруты / класс	ОМВ	МВ	СВ	БВ	БВ2	ОБВ	Ам, ед.
1	0	0	3	5	0	0	8
2	0	0	4	4	0	0	8
3	0	0	0	12	0	0	12
4	0	0	2	0	0	0	2
5	0	2	1	0	0	0	3
6	4	0	0	0	0	0	4
7	0	6	0	0	0	0	6
8	0	0	5	0	0	0	5
9	0	0	6	0	0	0	6
10	0	5	3	0	0	0	8
11	0	0	0	6	0	2	8
12	0	0	0	6	0	1	7
15	0	0	0	9	0	0	9
16	0	3	0	0	0	0	3
17	0	0	0	7	0	0	7
18	0	2	3	0	0	0	5
19	0	0	0	6	0	11	17
20	0	0	1	4	0	0	5
22	2	2	0	0	0	0	4
23	0	0	0	3	0	0	3
Ам, ед.	6	20	28	62	0	14	130

Из Таблица 4 видно, что снижение издержек и повышение качества перевозок, выраженное в снижении затрат времени на ожидание автобусов пассажирами, достигается за счет увеличения доли автобусов средней и малой вместимости и снижении доли автобусов большой и особо большой вместимостей.

Результаты проведенной апробации методики оптимизации структуры парка автобусов по вместимости подтверждают возможность ее использования перевозчиками и регулирующими органами власти для повышения эффективности использования подвижного состава и качества перевозок пассажиров в условиях мегаполиса.