Для того, чтобы оценить возможности использования таких систем для оперативного управления наземным городским пассажирским транспортом общего пользования (НГПТ) в условиях большого города, исследуем технологию и общие возможности оперативного управления для таких систем.
Начнем с объекта управления — подвижного состава и его количественной характеристики. Для того, чтобы управлять (НГПТ), прежде всего, необходимо рассчитать его потребное количество в целом и по видам для всего транспортного комплекса мегаполиса. К сожалению, мы не можем этого сделать по следующим причинам:
Поскольку не можем построить матрицу корреспонденций только на основе сменяемости пассажиров в салонах подвижного состава. Даже если бы электронные билеты поддерживали функцию «радара», позволяющую определять где вошел ее владелец и когда он вышел, можно было лишь незначительно оптимизировать количество работающего на маршруте транспорта по причине неравномерности спроса на услугу перевозки, например из-за отказа от поездки, в следствие несоблюдения интервала или изменений маршрута поездки, либо других значимых факторов;
перевозка — это услуга, которая потребляется в момент ее производства, а значит, не может накапливаться, что заставляет выпускать на линию подвижной состав в количестве, превышающем спрос, даже при соблюдении заданного уровня качества перевозки;
нет алгоритма расчета количества необходимого подвижного состава, позволяющего рассчитать, сколько единиц подвижного состава может принять улично-дорожная сеть (УДС) в определенное время. То есть, если представить, что Администрация мегаполиса получила возможность закупить подвижной состав наземных видов транспорта (трамвай, троллейбус, автобус) в неограниченном количестве, то обнаружилось бы, что никто не может обосновать общую потребность по видам.
Подводя итог вышесказанному можно констатировать, что количество подвижного состава на линии определяют любые факторы, кроме его обоснованной потребности. Фактически количество подвижного состава на линии меняется только в период планового перехода с зимнего расписания на летнее, и наоборот.
Мониторинг решений данной проблемы за рубежом, позволяет сделать вывод, что принятие решений по количеству подвижного состава состоит из двух основных моментов. Первое: это наличие хорошей системы статистической транспортной информации, которая, к сожалению, у нас отсутствует. Например, во всех городах Германии применяется две стандартизированные методики сбора транспортной информации, с периодичностью в пять лет [1].
По одной из них, ведется измерение интенсивности движения. Например, по параметру интенсивность движения для Дрездена производится замер в 150 точках, для Мюнхена — в 1700 точках.
По другой определяются цели поездок, структура используемых транспортных средств, показатели подвижности.
Эта информация дает возможность построить матрицу спроса на транспортные услуги.
После того, как произведен сбор транспортной статистики, происходит учет других факторов для принятия решения. Это и политические аспекты, и общественное мнение, и многие другие факторы, но, тем не менее, основой всегда является транспортная модель, то есть предсказание того, что будет, если мы сделаем какое-либо изменение в сети.
После того, как на основе статистики построена матрица спроса на транспортные услуги, она накладывается на транспортную сеть. Далее возможно решение более сложных задач: расчет интенсивности любого отрезка этой сети, обработка сценариев (последствия строительства моста, новой дороги и т. д.).
Следующим после определения потребного количества транспорта и маршрутов, анализу подлежит сам транспортный процесс, который для перевозки пассажиров включает следующие элементы:
оформление поездки пассажиров (продажа проездных документов);
обслуживание пассажиров на вокзалах до посадки в подвижной состав;
посадка пассажиров в подвижной состав в пункте отправления;
перемещение пассажиров до пункта назначения;
высадка пассажиров в пункте назначения.
Циклом транспортного процесса является законченный комплекс операций, необходимых для доставки пассажиров — рейс.
Поскольку на работу НГПТ оказывает влияние целый ряд объективно существующих факторов, нарушающих заданный уровень организованности, возникает необходимость оперативного регулирования перемещением пассажиров, что является ключевой задачей управления транспортным процессом. Никакого регулирования не потребовалось бы, если бы все условия функционирования транспортного процесса, закладываемые в основу планирования, выполнялись абсолютно точно, то есть сам транспортный процесс был бы детерминированным. Однако реальные условия, в которых протекает транспортный процесс, постоянными не остаются и нередко значительно отличаются от планируемых. Система оперативного регулирования должна, таким образом, компенсировать возникающие в ходе работы отклонения от плановых показателей и нормативов.
Технологический процесс управления состоит из трех последовательно выполняемых этапов: информации, контроля и регулирования.
Информация, поступающая в ЦДС, включает данные о фактическом выпуске подвижного состава на маршруты, выделенном резерве, времени фактического отправления с начальных пунктов маршрута, времени проследования промежуточных контрольных точек и прибытия на конечные точки по каждому рейсу всех автобусных маршрутов города.
Общий контроль включает следующие виды:
«оперативный» — за полным и своевременным выпуском подвижного состава, в разрезе каждого маршрута;
«на маршруте»: преждевременные возвраты, опоздания, сходы, простои по техническим и эксплуатационным причинам;
«за выполнением рейсов», предусмотренных в маршрутных расписаниях;
за регулярностью движения по каждому рейсу на всем протяжении маршрута;
«за использованием резервных машин (вагонов)»;
«за эффективностью использования подвижного состава».
Система регулирования движения предусматривает применение следующих методов регулирования:
использование резервного подвижного состава взамен преждевременно сошедшего по техническим и другим причинам;
оперативное сокращение интервалов движения на маршруте путем использования резервного подвижного состава;
оперативное переключение подвижного состава с маршрута на маршрут, в случае если маршрут обслуживается одним перевозчиком;
восстановление нарушенной регулярности путем:
«выдержки» подвижного состава на конечном пункте маршрута. Применяется, когда водитель прибыл ранее времени, установленного в маршрутном расписании.
«нагона» опоздания в очередном рейсе. Применяется, если водитель прибыл на конечный пункт с незначительным опозданием, позволяющим без ущерба для пассажиров и безопасности движения увеличить скорость в очередном рейсе.
«раздвижки» интервалов при отправлении подвижного состава с конечной станции. Применяется при выбытии одной машины (вагона), когда фактический интервал движения между соседними автобусами увеличивается вдвое
оперативного увеличения времени рейса. Если условия движения машины (вагона) на маршруте резко изменяются и установленное расписанием время рейса не может соблюдаться водителями (плохая видимость пути, туман, метель и др.), диспетчер может оперативно увеличить время рейса на 10, 20 % и более или полностью отменить движение машин (вагонов) по расписанию.
отправления машин (вагонов) по оперативному интервалу. Применяется в особых случаях, когда на маршруте выбывают из движения два автобуса и более. При отправлении подвижного состава в рейс по оперативному интервалу на дисплей бортового комплекта водителя передается оперативно рассчитанное расписание;
отправления автобусов по измененному направлению или временное переключение на другой маршрут. Применяется при необходимости усилить (сократить) движение автобусов на наиболее (наименее) загруженных направлениях или маршрутах;
использования резервных машин (вагонов). Для сохранения регулярности движения на маршрутах перевозчик предусматривает в суточных нарядах резервные машины (вагоны), с помощью которых ЦДС обеспечивает замену выбывающих с линий по техническим и другим причинам.
объезд участков автобусной сети, имеющих временные заторы движения для автобусов;
оперативной координации движения автобусов с движением городского электротранспорта.
Высокая эффективность системы диспетчерского управления достигается путем ежедневно проводимого анализа результатов исполненного движения. Все материалы диспетчерского учета и отчетности за прошедшие сутки поступают в группу анализа исполненного движения которая осуществляет подготовку необходимых управленческих решений.
Для дальнейшего анализа выделим элементы процесса перемещения, которыми может управлять диспетчер. Такими являются:
интервал движения;
перераспределение подвижного состава на маршруте;
координацией с другими видами транспорта;
резервом.
При восстановлении регулярного движения диспетчер обязан добиться этой цели с минимальными непроизводительными потерями линейного времени (то есть с минимальными суммарными простоями и отстоями автобусов на линии). А это значит, что при оперативном управлении движением необходимо как можно раньше предоставлять диспетчерскому персоналу сведения о нештатных ситуациях, происходящих на маршруте.
Существовавшие до применения систем спутниковой навигации системы АСУДД позволяли осуществлять контроль за движением НГПТ, как в оперативном режиме, так и в режиме накопления статистической и аналитической информации. Основными недостатками данных систем являлось отсутствие возможности регулирования перевозок в реальном масштабе времени и возможность субъективной оценки результатов транспортной работы т. к. данные о выполнении рейсов вносятся диспетчером системы.
Спутниковая радионавигационная система управления городским транспортом обеспечивает принципиально новые возможности: радиосвязь и навигацию в любой точке маршрута, визуализацию местоположения и движения транспортных средств с использованием электронных карт.
Проблема заключается в том, что получив данное преимущество с помощью такой системы, мы не можем воспользоваться им в полном объеме. Что бы использовать данное преимущество в системах управления должны быть созданы банки информации и разработаны алгоритмы принятия решений. То есть, имея техническую возможность получения огромного количества информации о случайных событиях на маршруте, необходимо научить систему генерировать случайные последовательности или другими словами «научить» систему интеллекту и минимизировать риски, связанные с предлагаемыми ее решениями. В настоящее время в этом направлении оперативное управление транспортными системами занимает позиции близкие к «нулевым». Решение принимает диспетчер, минуя «интеллект» системы.
Для минимизации времени устранения последствий критических ситуаций и нарушений графика процесса пассажирских перевозок, а также снятия части нагрузки с диспетчеров по принятию управленческих решений, необходимо разрабатывать алгоритмы, описывающие последовательность действий диспетчеров в каждой конкретной ситуации [2].
Анализ основных характеристик зарубежных и отечественных систем диспетчерского управления НГПТ позволил сформулировать задачи, связанные с устранением отклонений фактических параметров процесса перевозок пассажиров от заданных [3]:
получение информации о местоположении транспортных средств, попавших в критическую ситуацию;
возможность переговоров водителя с диспетчером;
расчет затрат времени на ожидание выбранного резервного транспортного средства, его передвижение к месту возникновения критической ситуации;
формирование оценок критических ситуаций по выбранным критериям и допустимые решения, направленные на устранение последствий критической ситуации;
классификация ситуаций с целью автоматизированного выбора и оценки возможных альтернатив.
Реализация перечисленных задач невозможна без использования современных методов управления, основанных на использовании радиосвязи и методов спутниковой радионавигации. У таких систем управления по крайней мере три неоспоримых преимущества перед старыми системами АСУДД:
наличие информации о местонахождении подвижного состава в реальном масштабе времени;
возможность передачи различной информации о транспортном средстве на маршруте;
возможность ведения переговоров с водителем.
Но перечисленные преимущества являются всего лишь инструментом. Что касается методик управления, то, безусловно, базовой методикой для оперативного управления подвижным составом на маршрутах является методика работы с резервом транспортных средств.
Большая часть нарушений, приводящих к низкой надежности процесса перевозок, может устраняться за счет правильно организованной системы резервирования и эффективного информационного обеспечения системы управления резервом. Это положение является ключевым для всей системы управления НГТП.
Поиск резервного транспортного средства осуществляется среди резервных машин парка или резервных машин ЦДС.
Оптимальное решение для местоположения резерва ЦДС исходит из минимизации потерь транспортной работы при ликвидации нарушений. Однако из-за действия других факторов препятствующих организации стоянки резервных транспортных средств, расположить резерв ЦДС в найденном расчетным путем месте окажется практически невозможным.
Время поиска и подачи транспортного средства оперативного резерва Тп можно найти из выражения:
Тп = Тс + То + Тр + Тз + Тд, где
Тс — время, затрачиваемое на получение информации о возникшей ситуации;
То- время, затрачиваемое на оценки ситуации по критериям;
Тр — время, затрачиваемое на поиск и выбор из альтернативных возможностей резервного транспортного средства;
Тз — время задержки, которое проходит от принятия решения диспетчером до начала движения выбранного резервного транспортного средства к месту возникновения критической ситуации;
Тд — время движения резервного транспортного средства до цели.
Оценка времени движения резервного транспортного средства к месту возникновения критической ситуации Тд сводится к оценке средней скорости движения резервного транспортного средств к месту возникновения критической ситуации и расстояния до цели. При имеющихся оценках скорости движения по часам суток и имеющихся расчетах длинны пути, можно рассчитать нормативы для времени движения резервного ТС до места возникновения критической ситуации, которые будут очень чувствительными к изменениям дорожной обстановки.
Таким образом, проведенный анализ показывает, что оперативное управление НГПТ в мегаполисах ограничено слабыми возможностями перевозчиков по выделению резерва транспортных средств, а расположение резерва ЦДС в найденных расчетным путем местах для мегаполисов является практически невыполнимой задачей. Кроме того бюджетная система не позволяет оплачивать работу частных перевозчиков привлекаемых для перевозок по оперативным заданиям.
А поскольку наземный транспорт в мегаполисах делит проезжую часть на равных с общим потоком транспортных средств в условиях высокой автомобилизации, это вообще делает его системно неэффективным. Например, в Санкт-Петербурге системные заторы регулярно возникают на подходах к 245 перекресткам, что составляет около 20 процентов всех регулируемых пересечений [4]. Поэтому до создания приоритета для движения НГПТ по выделенным полосам, где максимально возможно им оперативно управлять, главной задачей для ЦДС в ближайшее время должно стать информирование пассажиров на остановках о реальном времени прибытия транспорта.
Литература:
1. Методы сбора транспортной информации и принятия решений при создании новых дорог и систем общественного транспорта: европейский опыт Семенов Сергей Алексеевич, директор по планированию и организации производства ОАО «ЛЕНМОРНИИПРОЕКТ» Отраслевая секция «Транспорт ЕврАзЭС: взгляд в будущее» / в рамках Международного конгресса «ЕврАзЭС — Деловая Америка» Москва, 21–22 сентября 2004 г.
2. Базельцев А. В., Байтулаев А. М., Ефименко Д. Б. Использование навигационной информации о динамике транспортных потоков в оперативном диспетчерском управлении городским пассажирским транспортом //Автотранспортное предприятие.– 2010. № 12. с. 15–18.
3. Ружило А. А., Власов В. М., Эффективность действия диспетчера автоматизированной радионавигационной системы управления в критических ситуациях на городских и пригородных перевозках г. Новокузнецка//Актуальные проблемы организации и управления автомобильными перевозками. Сборник научных трудов МАДИ — М.: МАДИ, 2002.
4. Постановление Правительства Санкт-Петербурга от 22 ноября 2011 года N 1603 О программе «Целевая программа «Развитие транспортного комплекса Санкт-Петербурга до 2015 года».
