автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Методы анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ АНАЛИЗА ХАРАКТЕРИСТИК ОБСЛУЖИВАНИЯ ПАССАЖИРОПОТОКОВ НА МЕТРОПОЛИТЕНЕ

1.1. Анализ характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

1.2. Разработка формализованного описания процесса обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

1.3. Методы анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

1.4. Концепции построения имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

1.5. Выводы и постановка задачи диссертации.

2. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ИМИТАЦИОННОЙ

МОДЕЛИ ОБСЛУЖИВАНИЯ

ПАССАЖИРОПОТОКОВ НА МЕТРОПОЛИТЕНЕ

2.1. Методика синтеза имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

2.2. Синтез блочной схемы имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

2.3. Синтез математической схемы имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

2.4. Выводы по разделу 2.

3. МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ МАТРИЦЫ КОРРЕСПОНДЕНЦИИ

3.1. Определение источников получения достоверных исходных данных имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

3.2. Анализ закономерностей изменения входного пассажиропотока. ^

3.3. Методика построения динамической матрицы корреспонденций.

3.4. Разделение узловых корреспонденций в матрице по станциям.

3.5. Анализ адекватности динамической матрицы корреспонденций.

3.6. Выводы по разделу 3. 77 4. МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ИМИТАЦИОННОЙ

МОДЕЛИ ОБСЛУЖИВАНИЯ

ПАССАЖИРОПОТОКОВ НА МЕТРОПОЛИТЕНЕ

4.1. Обоснование выбора средств реализации имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

4.2. Синтез алгоритмов имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

4.2.1. Базовые объекты имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

4.2.2. Имитационная модель входа пассажиров на станцию (модель "ВХОД").

4.2.3. Имитационная модель выхода пассажиров со станции (модель "ВЫХОД").

4.2.4. Имитационная модель перехода пассажиров между станциями (модель "ПЕРЕХОД").

4.2.5. Имитационная модель обслуживания пассажиров на станции (модель «СТАНЦИЯ»).

4.2.6. Имитационная модель обслуживания пассажиропотоков в узле (модель «УЗЕЛ»).

4.2.7 Имитационная модель обслуживания пассажиропотоков на линии метрополитена (модель «ЛИНИЯ»).

4.3. Разработка структуры базы данных имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

4.4. Схема обеспечения и контроля адекватности имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

4.5. Выводы по разделу 4. 124 5. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ АНАЛИЗА ХАРАКТЕРИСТИК

ОБСЛУЖИВАНИЯ ПАССАЖИРОПОТОКОВ НА МЕТРОПОЛИТЕНЕ ПРИ ПОМОЩИ

ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ

5.1. Классификация задач анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

5.2. Методики решения задач анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене при помощи имитационной модели.

5.2.1. Расчет потребности количества работающих окон по продаже жетонов, магнитных карт и проездных документов на станциях метрополитена и их загрузки.

5.2.2. Расчет потребности количества работающих турникетов в зависимости от изменения входных пассажиропотоков на станциях в различное время суток и их загрузки.

5.2.3. Расчет потребности количества пунктов ручного контроля в зависимости от изменения входных пассажиропотоков на станциях в различное время суток, определение графика работы дополнительных пунктов ручного контроля.

5.2.4. Определение оптимальных режимов работы станций и узлов на период капитального ремонта эскалаторов.

5.2.5. Определение "узких местах" станции и узла.

5.2.6. Определение загрузки "критических перегонов" и прогнозирование потребной парности по часам суток, дням недели (рабочие, выходные, праздничные), периодам года.

5.3. Проверка адекватности и практическое использование результатов моделирования при решение задач качества работы метрополитена из классификационного списка.

5.4. Выводы по разделу 5. 142 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 143 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 146 ПРИЛОЖЕНИЯ 154 Приложение 1. Классификационный список задач анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене.

Складывающиеся в стране рыночные отношения предъявляют повышенные требования к метрополитену в сфере пассажирских перевозок. Основным требованием является удовлетворение потребности населения крупных городов в перевозках. Предоставляемые метрополитеном услуги должны экономить время пассажиров на передвижение по городу, обеспечивать требуемый уровень безопасности и комфорта во время нахождения в метрополитене. В то же время необходимо, чтобы метрополитен повышал экономичность своей работы, связанную с уменьшением эксплуатационных расходов на содержание его технических средств.

Эффективным путем решения поставленных требований является совершенствование системы управления технологическими процессами на метрополитене обеспечивающее быстрое и адекватное реагирование на изменение факторов, влияющих на работу метрополитена. Это связано с решением целого ряда задач анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене, позволяющих осуществить выбор параметров перевозочного процесса, обеспечивающих соблюдение оптимального баланса между качеством предоставляемых услуг и расходуемыми для этого ресурсами.

В области создания теории анализа и синтеза систем автоматизированного управления метрополитеном известны работы Л.А. Баранова [1-4], Е.В. Ерофеева [1,3,5-8,10], Г.В. Фаминского [5], В.И. Астрахана [11], В.М. Малинова, Я.М. Головичера [1,8-10], В.П. Быкова [12]. В области анализа и моделирования пассажиропотоков на метрополитене известны работы И.М. Якушкина [13-15], В.П. Козлова [16], А.К. Межоха [3,16], В.Н. Ембу-лаева [17], Н.В. Катушкиной [18]. В области создания теории моделирования элементов и подсистем автоматизированных технологических комплексов управления движения поездов, к которым относится метрополитен, известны работы М.Н. Василенко [19], Д.С. Маркова [20], A.B. Гри-ненко [21], В.В. Сапожникова [22,23], Вл.В. Сапожникова [22,23] и ряда других ученых.

В большинстве исследований проблема анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене рассматривается либо на уровне отдельных подсистем управления, либо в отрыве от процесса движения поездов и пассажирских корреспонденций в реальных условиях эксплуатации.

Сложность решения указанной проблемы связана:

1. со специфичностью структуры метрополитена, как сложной системы массового обслуживания (СМО), с большим количеством разнородных обслуживающих устройств, таких как, двери, кассовые окна, турникеты, эскалаторы, переходы, станции, узлы, перегоны;

2. необходимостью одновременно обслуживать заявки двух типов: пассажиропотоки и потоки поездов, при этом поезда одновременно являются заявками и обслуживающими устройствами;

3. высокой интенсивностью движения поездов;

4. значительными колебаниями пассажиропотоков.

Таким образом, задачи анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене представляют собой актуальную научную проблему.

Существующие на сегодняшний день методы не решают задачи комплексной оценки характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене. Поэтому, наиболее эффективное решение таких задач дает методология исследования операций (ИО) и метод имитационного моделирования (ИМ). Перспективность и эффективность имитационного моделирования постоянно увеличиваются с ростом объемов памяти, быстродействия и совершенствования математического обеспечения современных ЭВМ.

Целью диссертации является разработка методов анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене и их практическое внедрение на метрополитене для решения задач повышения эффективности его работы.

В соответствии с целью диссертации необходимо решить следующие задачи:

1. определение множества задач анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене;

2. выбор характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене, необходимых для решения поставленных задач;

3. обобщение методов анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене и разработки принципов исследования пассажиропотоков с использованием имитационного моделирования;

4. формализация имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене;

5. разработка метода построения динамической матрицы корреспонденций пассажиропотоков на метрополитене как основы базы данных модели;

6. разработка планов экспериментов на имитационной модели обслуживания пассажиропотоков на метрополитене для решения задач анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков;

7. практическое решение задач анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков для Петербургского метрополитена.

В работе получены и выносятся на защиту следующие новые научные результаты и основные положения:

1. классификация задач анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене, особенностью которой является открытость для новых классов задач;

2. имитационная модель обслуживания пассажиропотоков на метрополитене. Особенностью такой модели является наличие ядра, состоящего из набора вложенных имитационных моделей различного уровня, позволяющая при решении конкретных задач классификационного списка моделировать работу отдельных его подсистем не зависимо от других;

3. имитационный метод моделирования процесса обслуживания заявок на метрополитене, основанный на расчете характеристик обслуживания пассажиропотоков по пропускным способностям устройств, емкостям вестибюлей и платформ, позволяющий производить оценку необходимых характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене, не требуя большого объема вычислительных ресурсов;

4. методика получения динамических корреспонденций, позволяющая без проведения дорогостоящего талонного обследования получить матрицу корреспонденций за любой промежуток времени по данным прохода пассажиров в метрополитен по магнитным картам.

6. Выводы по результатам экспериментов

Проведено исследование перераспределения потоков ст. Рыбацкое на ст. Обухово и Пролетарская. Определено, что предельное соотношение перераспределения потока ст. Рыбацкое следующее: на Обухово - 70% на Пролетарскую - 30% на Обухово - 30% на Пролетарскую - 70%

Также было определено, что при 100% распределении потоков ст. Рыбацкое на ст. Обухово или Пролетарская, для того чтобы эти станции справлялись с пассажиропотоком необходимо открыть дополнительные устройства (двери, УТ-96, ручной контроль, кассовое окно).

Наблюдение

Расчет

1200 1000

5:00 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 23:00

Наблюдение фильтр

Расчет фильтр

Общий объем перевозок за сутки:

Наблюдение: 68522

Расчет: 59479

Средняя разность: (}] =- ^¿/(7)— ¿/(0 ^ —38 (чел' чел. за 5 мин). ст."Лесная" четверг 18.04.02

Наблюдение —н— Расчет

Наблюдение фильтр —н— Расчет фильтр

Общий объем перевозок за сутки:

Наблюдение: 89069

Расчет: 76187

Средняя разность л

••^=77—— ГГ т-т 54 (чел. за 5 мин).

СТРУКТУРА ТАБЛИЦ БАЗЫ ДАННЫХ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПАССАЖИРОПОТОКОВ НА МЕТРОПОЛИТЕНЕ.