автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Выбор параметров транспортно-пересадочных узлов, формируемых с участием железнодорожного транспорта

ЕВРЕЕНОВА НАДЕЖДА ЮРЬЕВНА

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНО-ПЕРЕСАДОЧНЫХ УЗЛОВ, ФОРМИРУЕМЫХ С УЧАСТИЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

ТРАНСПОРТА

05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

11 (кЗ 2015

Москва-2014

005559104

005559104

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» МГУПС (МИИТ) на кафедре «Транспортный бизнес»

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Вакуленко Сергей Петрович

Официальные оппоненты: Персианов Владимир Александрович,

доктор экономических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Государственный университет управления», кафедра «Управление на транспорте», профессор

Грачёв Андрей Александрович, кандидат технических наук, доцент, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей

сообщения», кафедра «Управление

эксплуатационной работой», доцент

Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Институт

экономики и развития транспорта», г. Москва

Защита состоится 18 марта 2015 г. в 13.30 на заседании диссертационного совета Д 218.005.07 на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ауд. 2505.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте МГУПС (МИИТ), www.miit.ru.

Автореферат разослан «26» января 2015 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Горелик Александр Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования определяется необходимостью комплексной модернизации и новой структуризации инфраструктуры транспорта Российской Федерации путем формирования и развития транспоргно-пересадочных узлов (ТПУ), обеспечивающих наиболее эффективное взаимодействие всех элементов транспортной системы.

Несмотря на постоянное совершенствование процессов проектирования и эксплуатации транспортных систем пассажирского транспорта крупных городов, продолжительность перемещения пассажира из начального пункта в конечный в них остается значительной и колеблется в зависимости от размеров города в пределах 35-90 минут. Время нахождения пассажира в ТПУ составляет до четверти общего времени перемещения.

При формировании комплексной транспортной системы крупных городов следует учитывать причины, определяющие выбор пассажиром способа перемещения и вида транспортных средств, а именно: социальные, психологические и демографические. В первую очередь пассажир при выборе маршрута передвижения просчитывает затрачиваемое на поездку время. Поэтому фактор времени является одним из основных параметров для пассажира, влияющий на выбор вида транспорта, при условии, что его удовлетворяет стоимость проезда этим видом транспорта и качество обслуживания в нем.

Сокращение времени поездки пассажира внутри города и его пригорода за счёт увеличения скоростей движения транспортных средств при организации скоростных внутригородских и пригородно-городских перевозок железнодорожным, автомобильным или другим видом транспорта с минимальным числом остановок, потребует существенных капиталовложений. Для организации скоростных городских, пригородно-городских и пригородных перевозок, как правило, необходимо сооружение: дополнительных главных путей на головных участках (железнодорожный транспорт); дополнительных полос на автотрассах и автодорожных развязок (автомобильный транспорт); отдельных обособленных линий, путепроводыых развязок (скоростной трамвай, лёгкий метрополитен) и др.

Однако, существенного сокращения времени поездки пассажира из начального пункта в конечный, за счет увеличения скоростей движения транспортных средств на отдельных участках общего пути, может не произойти из-за значительного времени нахождения пассажира в ТПУ при пересадке между взаимодействующими видами транспорта. В большинстве случаев это время непосредственно определяется нерациональной планировочной организацией ТПУ, недостаточной координацией в работе взаимодействующих в ТПУ видов транспорта, несоответствием пропускной способности ТПУ размерам пассажиропотока. Поэтому одной из главных задач, решение которой позволит сократить общее время поездки пассажира, является выбор рациональных параметров ТПУ, как центров взаимодействия видов пассажирского транспорта.

Выполненные ранее научные исследования в данной области не учитывали специфики рыночной экономики, влияющей на формирование, функционирование и развитие ТПУ, а также зарубежный опыт формирования ТПУ, их проектирования и развития в увязке с перспективным развитием крупных городов и агломераций во взаимодействии с различными видами пассажирского транспорта. В недостаточной мере использовались методы логического и математического анализа для прогнозирования и моделирования динамики и взаимодействия пассажиропотоков в ТПУ. Решение задачи выбора параметров ТПУ, в том числе формируемых с участием железнодорожного транспорта, является составной частью научной проблемы рационализации структуры ТПУ на основе закономерностей формирования пассажиропотоков, направленной на повышение эффективности управления пассажирскими перевозками.

Степень научной разработанности темы.

Вопросы формирования, функционирования и развития ТПУ стали широко рассматриваться в научной специализированной литературе с середины 60-х годов XX века. Научно-теоретическая база исследований в этой области включает в себя научные труды учёных:

— по технико-технологическим вопросам: З.В. Азаренковой, А.П. Артынова, Е.В. Архангельского, В.М. Батырёва, И.А. Боженко, A.A. Бычковой, С.П. Вакуленко, Д.Н. Власова, П.В. Голубева, C.B. Земблинова, И.А. Илюхиной, А.Д. Каретникова, Е.В. Копыловой, Ф.П. Кочнева, Е.П. Левковской, И.А. Молодых, В.Я. Негрея, Е.А. Овчинниковой, Ю.О. Пазойского, В.А. Персианова, М.А. Пиир, В.В. Повороженко, Н.В. Правдина, С.М. Резера, И.Е. Савченко, Ю.А. Савчук, К.Ю. Скалова, А.К. Угрюмова, М.С. Фишельсона, А.Д. Чернюгова, Н.М. Христюк,

A.A. Шрейдера, В.Г. Шубко, В.А. Щуровой и др.;

— по вопросам моделирования пассажиропотоков объектов транспортной инфраструктуры: В.В. Доенина, Т.Ю. Константиновой, A.A. Сорокина, Б.И. Торопова, Д. Хелбинга, В.В. Холщевникова и др.;

— по экономическим вопросам функционирования объектов транспортной инфраструктуры: A.B. Андреева, P.JI. Бранзиа, В.Г. Галабурды,

B.Н. Голоскокова, A.B. Гузенко, М.Ю. Елизарьева, В.Р. Захарова, H.H. Зюзиной, В.В. Кондратенко, П.В. Куренкова, O.A. Олениной, К.А. Сенцовой, A.B. Шабанова, Е.А. Юрковой.

Степень важности и необходимости разработки данной тематики подтверждается материалами международных и российских научно-практических конференций: «Транспортная инфраструктура МТУ: потенциал развития» (Москва, 2014 г.); «Next Station» (Москва, 2013 г.); «Успешные инвестиции в транспортно-пересадочные узлы. Идеи и практика» (Москва, 2014 г.).

Цель и задачи исследования. Цель исследования - выбор параметров ТПУ, формируемых с участием железнодорожного транспорта, с использованием закономерностей формирования пассажиропотоков.

Для достижения цели исследования поставлены и решены следующие задачи:

- проанализировать научные исследования, а также отечественный и зарубежный опыт формирования, функционирования и развития ТПУ;

- обосновать и определить параметры, характеризующие ТПУ, систематизировать ТПУ, формируемые с участием железнодорожного транспорта;

- формализовать описание поведения пассажиропотоков в ТПУ, учитывая логические закономерности в их перемещении;

- разработать модель функционирования ТПУ и выполнить её компьютерную реализацию в виде модельного примера;

- разработать направления повышения эффективности функционирования ТПУ.

Объектом исследования являются ТПУ, формируемые с участием железнодорожного транспорта.

Предмет исследования - процессы функционирования объектов инфраструктуры ТПУ, сформированных с участием железнодорожного транспорта, закономерности формирования пассажиропотоков.

Научная новизна результатов исследования, полученных автором диссертации, состоит в следующем:

- предложен классификатор ТПУ по их группам и категориям, выполнена систематизация ТПУ, сформированных с участием железнодорожного транспорта;

- предложена технология и осуществлено формализованное описание пассажиропотоков, возникающих в моделируемом пространстве ТПУ, учитывающее логические закономерности в организации движения пассажиропотоков и перемещении пассажиров;

- разработана модель функционирования ТПУ и выполнена её компьютерная реализация в виде модельного примера;

- выделены критерии и разработаны показатели оценки качества обслуживания и предоставляемого сервиса пассажирам и посетителям ТПУ.

Теоретическая и практическая значимость диссертационного исследования заключается в возможности использования предложенных научных подходов, методологии и методов, результатов обработки полученных в ходе исследования данных в программах и проектах развития транспортной инфраструктуры. Реализация результатов диссертационного исследования ляжет в основу разработки единых требований к формированию ТПУ на сети железных дорог ОАО «РЖД». Основные положения диссертации могут быть использованы для научно обоснованной оценки проектов и предпроектных проработок при принятии решений по развитию и формированию ТПУ с участием железнодорожного транспорта.

Методология и методы проведенного исследования основываются на системном анализе и научном обобщении отечественного и зарубежного опыта в области формирования, функционирования и развития ТПУ; методах

математической статистики; методах экспертной оценки; теории вероятности; имитационном моделировании сложных динамических систем с использованием логико-разностных подходов и многоподходного инструмента имитационного моделирования AnyLogic.

Положения, выносимые на защиту:

1) Научно-методические аспекты формирования технико-технологической структуры ТПУ, формируемых с участием железнодорожного транспорта;

2) Разработанный классификатор ТПУ по группам и категориям, систематизация ТПУ, сформированных с участием железнодорожного транспорта;

3) Методика и алгоритмы моделирования пассажиропотоков в ТПУ, зависимости между входными (внешними) параметрами ТПУ;

4) Модель функционирования ТПУ, компьютерная реализация которой позволяет выбрать внутренние параметры ТПУ;

5) Сформированные критерии и показатели оценки качества обслуживания и предоставляемого сервиса пассажирам и посетителям ТПУ.

Степень достоверности и апробация результатов исследования. Достоверность результатов работы определяется: строгостью применяемых методов математической статистики и моделирования сложных динамических систем, реализацией разработанной модели функционирования ТПУ на модельном примере конкретного ТПУ с использованием реальных параметров пассажиропотока, обобщением отечественного и зарубежного многолетнего опыта формирования, функционирования и развития ТПУ, контролем сходимости результатов экспериментальных исследований со статистическими данными.

Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались на 12-й научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (2011 г.), международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития транспорта» (2012 и 2013 гг.), научно-практической конференции «Наука МИИТа - транспорту» (2014 г.).

Публикации. Материалы диссертационного исследования опубликованы в 10 научных публикациях, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК России — 4 работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и 3 приложений. Общий объем работы 197 страниц, в том числе 20 таблиц и 43 рисунка. Список литературы включает 118 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, поставлена цель и сформулированы основные задачи, отражена научная новизна, теоретическая и практическая значимость, положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ состояния пассажирских перевозок в крупных транспортных узлах, особенностей формирования, развития и функционирования транспортно-пересадочных узлов» проведен анализ исследований в области формирования, функционирования и развития ТПУ, рассмотрен зарубежный и отечественный опыт, выделены основные тенденции развития внутригородских и пригородно-городских перевозок в крупных транспортных узлах.

Проанализировано время, затрачиваемое пассажиром на поездку в час-пик в городах мира, распределение пассажиропотока по видам транспорта при въезде в пределы Московского транспортного узла (кольцевой автодороги, Третьего транспортного кольца). Сформулированы основные причины недостаточного использования железнодорожного транспорта для пассажирских перевозок в Москве и пригороде, предложены основные направления развития внутригородских и пригородно-городских пассажирских перевозок.

Рассмотрен опыт формирования, функционирования и развития ТПУ Японии, Германии, Великобритании, приведены особенности структурно-планировочных решений ТПУ Канады, Сингапура, Южной Кореи, США, Китая, Бельгии, Франции. На основе выполненного анализа, выделены следующие мировые тенденции в развитии ТПУ:

- формирование комплексных ТПУ со взаимодействующими внешним (железнодорожный, автомобильный, воздушный, морской) и внутренним (метрополитен, монорельс, трамвай, автобус и др.) видами транспорта;

- концентрация и оптимизация числа ТПУ в городах с целью рационализации используемых городских территорий и уменьшения числа внутриузловых пересадок пассажира;

- формирование структуры и планировки ТПУ на основе многоуровневых, многоярусных (надземных и подземных) технических решений с целью концентрации и рационализации размещения в ТПУ инфраструктуры взаимодействующих видов транспорта и уменьшения времени, затрачиваемого пассажиром на перемещение в пределах ТПУ, при пересадке с одного вида транспорта на другой;

- создание многоцелевых (многопрофильных) ТПУ, в состав которых входят различные площади с транспортной инфраструктурой, значительные объемы коммерческих площадей, предназначенных для оказания пассажиру и посетителю широкого спектра услуг, не связанных непосредственно с перевозочным процессом.

Приведена этапность формирования сети ТПУ в России, рассмотрен опыт функционирования ТПУ в Московском, Санкт-Петербургском, Нижегородском и Новосибирском транспортных узлах. Анализ предпроектных решений по развитию ТПУ в России позволил выявить соотношение коммерческих, технических и технологических площадей реконструируемых ТПУ.

Анализ отечественного опыта формирования и. развития ТПУ показал, что последовательность их формирования и развития, число и планировочная

структура определяются культурно-историческим развитием, планировочной структурой городов, развитием их транспортной сети, экономического потенциала и географического положения, особенностями транспортной системы. Значительная часть существующих ТПУ России исторически сформировалась на базе железнодорожных вокзалов как основного вида магистрального транспорта, долгие годы доминировавшего в объемах и дальности перевозок, а также в величине пассажирооборота. С развитием других видов транспорта (автомобильный, метрополитен) ТПУ формируются на базе автовокзалов, станций метрополитена.

Во второй главе «Параметры транспортно-пересадочных узлов, формируемых с участием железнодорожного транспорта» приведены определения транспортного узла, ТПУ и транспортно-пересадочного комплекса, рассмотрена современная классификация ТПУ, основные элементы современных ТПУ, проанализированы методики и методологии проведения обследований пассажиропотоков в ТПУ и обработки их результатов, приведена систематизация ТПУ, сформированных с участием железнодорожного транспорта.

Существующая классификация ТПУ включает в себя транспортную и градостроительную составляющие. Выделив наиболее значимые признаки и критерии, характеризующие особенности функционирования ТПУ различных типов, был предложен классификатор ТПУ по группам и категориям, представленный в таблице 1.

Таблица 1 - Классификатор ТПУ по группам и категориям

Наименование показателя Структура и величина показателя

Категория ТПУ IV III II 1

Группа ТПУ 1 2 3 4 5 6 7 8

П ла» шровоч! I ое решение ТПУ плоскостной плоскостной многоуровневый тос костной многоуровневый плоскостной многоуровневый многоуровневый

Структурная схема ТПУ

Перехватывающая парковка - + - - + + + +

Вид пересадок, реализуемых в ТПУ внугрисе-тевые комплексные комплексные комплексные комплексные комплекс- комплексные комплексные

Пассажир опоток ТПУ в утренний «час-пик», тыс. пас. <18 18-35 18-35 18-35 35-50 35-50 35-50 >50

Размещение на плане города по всей территория города вблизи центральной,в срединной и Периферийных зонах города в периферийных зонах Города вблизи центральной, в срединной и периферийных зонах в периферийной зонах города вблизи Огшралыюй, в среди! «ой и □ерифершЬюц зонах города в периферийной зогах города в периферийных зонах города

Тип ТПУ городские региональные межрегиональны е региональные межрегиональные региональные межрегиональные межрегиональные

Для выделения классификационных групп ТПУ схожих по особенностям сформированной инфраструктуры и условиям функционирования была проведена систематизация ТПУ, сформированных с участием железнодорожного транспорта, фрагмент которой приведен на рисунке 1. Выделены две группы ТПУ по числу железнодорожных линий объединенных в ТПУ (одна, две и более), а также подгруппы ТПУ внутри групп в зависимости от типа раздельного пункта и мощности его пассажирских обустройств, на базе которого формируется ТПУ._

Виды транспорта вз аи моде йствуюип ге в ТПУ

Корреспонденции пассажиропотоков в ТПУ

Тип планировочиого решения ТПУ

Пасса жиро пото к ТПУ в утренний «час-ггик»

Пример ТПУ в Московском железнодорожном узле

1. ТПУ, в состав которых входит одна железнодорожная линия

1.1 ТПУ на базе остановочного пункта железнодорожного транспорта

Железнодорожный транспорт — инд ив «иуальнын автотр онспорт

Стоянка ш [див иду ального автотранспорта

~| ОПжд.

Плоскостной

Ж е лез нод орожный транспорт — индивидуальный автотранспорт -наземный пассажирский транспорт

Стоянка инд ив идуального автотранспорта

Остановки наземного пасса жир ского транспорта

18-35 тыс. пас.

Долгопрудная

Железнод оро жны й транспорт — индивидуальный автотранспорт -наземный пасс ажирс кий транспорт -метрополитен

Стояпха индивндуалъного автотранспорта

\ ч

-ОП жд.

ут/

--------1 Метро {• - -

Оста нов (си наземного пассажирского »еттоота

Плоскостной

Многоуровневый

Тимирязеве кая

Железнодорожный транспорт -индивидуальный автотранспорт -наземный пассажирский транспорт — авиатранспорт

Стоянка ипди ьидуалыюга автотранспо рта

Аэропорт

Многоуровне вый

Возможный вариант

Рисунок 1 - Фрагмент систематизации ТПУ, сформированных с участием железнодорожного транспорта

В первой группе возможны три, сформированных с участием железнодорожного транспорта, подгруппы ТПУ, в состав которых входит одна станция или один остановочный пункт одной железнодорожной линии:

- сформированные на базе остановочного пункта и его пассажирских обустройств;

- сформированные на базе зонной станции и её пассажирских обустройств;

- сформированные на базе головной пассажирской станции и её железнодорожного вокзального комплекса.

Внутри каждой группы и подгруппы возможны различные варианты формирования инфраструктуры и взаимодействия железнодорожного транспорта с индивидуальным автотранспортом (постоянная составляющая во

всех вариантах пересадки), с наземньм городским пассажирским транспортом, а также водным транспортом и авиатранспортом.

Особенностью задачи систематизации ТПУ, сформированных и формируемых с участием железнодорожного транспорта, является то, что сеть железных дорог в пределах крупнейших городов, как правило, практически сформировалась, поэтому направления железнодорожных участков, размещение на них пассажирских и зонных станций с вокзалами и вокзальными комплексами, и остановочных пунктов с пассажирскими павильонами, за редким исключением, можно считать заданным. Это связано с тем, что изменение направления трасс железнодорожных участков, перенос станций и остановочных пунктов потребует значительных капиталовложений. Сеть метрополитена и других видов городского пассажирского транспорта в крупных городах находится в стадии активного развития и формирования. Выделены элементы инфраструктуры ТПУ, разделенные по трём основным зонам: операционная зона, зона дополнительного обслуживания и служебная; приведены требования к размещению основных зон ТПУ. Выделены два вида параметров ТПУ: входные или внешние (характеризуют параметры пассажиропотока, подвижного состава взаимодействующих в ТПУ видов транспорта, параметры автомобилепотока, параметры зоны влияния ТПУ, значения которых с той или иной точностью известны или могут быть заданы) и внутренние (характеризуют сам ТПУ, значения этих параметров устанавливаются на предпроектной стадии и уточняются в процессе проектирования). Вся совокупность внутренних параметров разделена на три группы: геометрические, технологические и технические. Распределение параметров ТПУ по видам и группам представлено на рисунке 2.

параметры подвижного

состава, взаимодействующих в ТПУ видов транспорта

размеры фр 01ГГ0В посадки/выс адки пассажиров

число и специализация коммуникационных путей

пропускная способность коммуникационных путей

параметры автомобиле потока

размеры коммуникационных пчтей и элементов ТПУ

число и специализация объектов коммуникации

пропускная способность объектов коммуникации

параметры зоны влияния ТПУ

площадь и конфигурация земельного участка под ТПУ

число и специализация билетных касс

число и специализация турникетных линий и турникетов

пропускная способность билетных касс

пропускная способность турникетных линий и турникетов

Рисунок 2 - Распределение параметров ТПУ по видам и группам

Для классификационных групп и подгрупп ТПУ, сформированных с участием железнодорожного транспорта, предложены варианты структурных схем ТПУ, выделены особенности их планировочных решений приспособленных для нужд маломобильных групп населения и проанализированы существующие методики и методологии обследования пассажиропотоков в ТПУ, определены их достоинства и недостатки.

В третьей главе «Моделирование пассажиропотоков в транспортно-пересадочных узлах» рассмотрены вопросы математического и компьютерного моделирования процесса функционирования ТПУ. Проведен анализ моделей, применяемых для моделирования пассажиропотоков, выявлены их преимущества и недостатки. ТПУ — сложная система, в которой каждый пассажир или посетитель может независимо от других принимать решение о том, что необходимо сделать на следующем шаге, исходя из анализа своего собственного поведения или состояния всей среды (ТПУ) в целом на данном шаге. Для моделирования такой системы использована транспортная модель, разработанная д.т.н., профессором В.В. Доениным и построенная на логико-разностных подходах. Согласно этой модели для формализованного описания пассажиропотоков ТПУ всё его пространство можно разбить на зоны ленты. Разбивка пространства ТПУ на зоны представлено на рисунке 3. В каждой зоне ленты может быть записан только один символ из алфавита У, содержащего следующие переменные:

г = Ь,ву,н.,г,.11т^р} (1)

где Б; - адреса пунктов ТПУ;

Bj - незанятость зоны каким-либо объектом;

Нк - зоны, в которых осуществляется управление возможностью дальнейшего следования объекта;

VI — транспортные объекты (пассажиры ТПУ);

Ят — места возможного изменения маршрута движения пассажира и выбора дальнейшего направления;

Ыр - препятствия на пути следования.

5 В В В . в 1 н 5 // н в . . . в в в 5

Рисунок 3 - Разбивка пространства ТПУ на зоны

События, которые возникают в подобной модели и реакции транспортного оператора описывают выражением:

Ъ-взг*

Ч,

Чк

(2)

в котором первая тройка символов характеризует сооытие, складывающееся в транспортном процессе, а вторая: одну из возможных реакций транспортного оператора.

Для рассмотрения всех возможных типов логических операций использовалось множество Б, характеризующее реакции транспортного оператора с^:

Г> = {57\ НЕ, ЕХД, £, )} (3 )

где БТ — команда на перемещение на один шаг по ходу движения;

ЯЕ — команда изменения направления движения;

ЕХ - команда ожидания или остановки;

II, Ь - команды на изменение направления движения соответственно направо и налево;

Я(8к) - команда на выполнение одного шага от зоны К к зоне 5к.

Используя данную технологию, построенную на логико-разностных подходах выполнено формализованное описание пассажиропотоков ТПУ «Тимирязевская». В пространстве ТПУ «Тимирязевская» формируются 34 различных видов пассажиропотоков, разделенные на три группы: исходящий пассажиропоток - пассажиры, достигшие пункта назначения и имеющие цель выйти из ТПУ; входящий пассажиропоток У; - пассажиры, имеющие проездные документы и, войдя на территорию ТПУ, сразу следующие на пересадку; входящий пассажиропоток С; — пассажиры, которым необходимо приобрести проездные документы, войдя на территорию ТПУ, и направляющиеся к кассам. Фрагмент таблицы пассажиропотоков, формируемых в пространстве ТПУ «Тимирязевская» представлен в таблице 2.

Описание пассажиропотока Vй (пассажиры с проездными документами, следующие с эскалатора к входу на пассажирскую платформу) будет иметь вид:

г,иЬ ,.иЬ ,.иЪ ,,и$ т/и5 ,,их ..их ..их иих ..их

\bst\-, V; ЕХ\- (4)

Яо Яо Я10 1 Яо я'о 1 Яо Яо Яо Я10 ' Яо

уих уих уих уис уШ уиь

Чо Чо ч О ч 0 Чо Чо

где Ь — фаза движения пассажира от эскалатора до первого поворота направо; Т11 - линия, за которой пассажир поворачивает направо; б — фаза движения пассажира после поворота до первого поворота налево; К1[ — линия последней кассы, за которой пассажир поворачивает налево к какому-то из турникетов Ти2;

х — фаза движения пассажира после поворота до турникета г; I - фаза движения пассажира после прохода турникета г; Се — пассажиры кассы £ образующие очереди у входа к платформам пригородных поездов;

Ти(с), Ти (о) — турникеты закрытый и открытый соответственно (открытие турникета происходит при приближении пассажира).

Таблица 2 - Фрагмент таблицы пассажиропотоков, пространстве ТПУ «Тимирязевская»

формируемых в

Обозначение пассажиропотока Наименование пассажиропотока

ch V пассажиры, входящие в ТПУ через центральный вход и следующие к эскалатору

с V пассажиры, входящие в ТПУ через цешральпый вход и двигающиеся в направление пригородных турникетов

Vе" пассажиры, входящие в ТПУ через центральный вход и следующие на пересадку на наземный пассажирский транспорт

U V пассажиры с проездными документами, следующие с эскалатора к входу на пассажирскую платформу

uk с пассажиры, попадающие на 2-й этаж ТПУ с помощью эскалаторов и направляющиеся к пригородным кассам, а затем к турникетам

ink с пассажиры, следующие с монорельсового транспорта к пригородным кассам, а затем к турникетам (2-й этаж ТПУ)

СП с пассажиры, входящие в ТПУ через центральный вход и следующие к кассам наземного пассажирского транспорта, а затем к турникетам

г с пассажиры, входящие в ТПУ через правый вход и следующие к пригородным кассам, а затем к турникетам

w" пассажиры, прибывшие наземным пассажирским транспортом и следующие на выход

w1* пассажиры, прибывшие на индивидуальном автотранспорте и следующие на выход

he W пассажиры, следующие от эскалатора со 2-го этажа 1ПУ на выход

e w пассажиры, прибывшие в пригородных электропоездах и следующие на выход

решения по новым и реконструируемым ТПУ, а также предпроектные решения на уровне эскизных проработок вариантов планировочных решений внутренних помещений ТПУ и прилегающих территорий должны проходить экспертизу через интеллектуальную систему моделирования перспективных пассажиропотоков для получения наиболее рациональных планировочных решений, обеспечивающих также требуемый уровень безопасности. В качестве системы моделирования пассажиропотоков был использован пакет имитационного моделирования AnyLogic 7 University (образовательная версия). Фрагмент логической структуры работы имитационной модели ТПУ «Тимирязевская» приведен на рисунке 4, а описание объектов имитационной модели ТПУ «Тимирязевская» представлено в таблице 3.

С использованием разработанной модели проведен выбор рациональных параметров ТПУ «Тимирязевская». Для этого выполнен имитационный прогон модели с первоначальными проектными параметрами (число и расположение билетных касс, турникетных линий, размеры залов ожидания и т.д.) для реальных размеров пассажиропотока и расписания движения, взаимодействующих видов транспорта, который выявил образование «пробки».

Таблица 3 - Описание объектов имитационной модели ТПУ «Тимирязевская»

Изображение Объект Описание

рейЮгоиггс! /звиа хЕЖЗ^ РейОгоипс! задает двумерное пространство в моделируемой среде, представляющее собой этаж ТПУ «Тимирязевская», т.е. поверхность, по которой будут перемещаться пассажиры и посетители ТПУ

•ЙЙВ?—на Реёвоигве генератор пассажиров, используемый в качестве начальной точки диаграммы процесса

Зй *ЕКвйи1е 8Ьеёи1е модуль, задающий расписание

$5 PedGoTo РеёОоТо объект моделирует перемещение пассажиров в пространстве ТПУ «Тимирязевская», указывая пассажиру путь следования

% РесКтк PedSink объект удаляет поступивших в него пассажиров из моделируемой среды и используется в качестве конечной точки процесса

ре<1Соп!|дигз1&зп ШШ РеёСопй^айоп объект позволяет изменять общие настройки диаграммы процесса движения пассажиров, влияющие на производительность модели

§§ РейЗегуке РедЗетсе объект, который добавляется в диаграмму процесса для моделирования процесса обслуживания пассажиров в заданном сервисе (билетные кассы, турникеты, автоматы по продаже билетов)

1? РйМсИМрй Реё8е1есЮи1ри1 объект является блоком принятия решений. Пассажир будет перенаправлен в один из пяти выходных портов в зависимости от заданных для этих портов коэффициентов предпочтения

Ре(ЗАгеаОе$сг{[йрг PcdAreaDescriptor объект, с помощью которого моделируются пассажиропотоки в залах ожидания пассажиров пригородного сообщения

§1 PedWa¡t ..... PedWait объект, который заставляет пассажиров перейти в зал ожидания и ожидать там в течение определенного периода времени

р ее! С. о М "г д « I о г»

<шш>

П>ей«Зго1»пс1

ресЬЛ.геаОезС п р!с г

5

Расписание пригородных э л ее ктро п о чадо в

В®?] »еН«*«»«*

(Ш5И =скв«й«1вх

Рисунок 4

- Фрагмент логической структуры работы имитационной модели ТПУ «Тимирязевская»

Образованию «пробки» способствовало неправильное размещение билетных касс: маршруты перемещения и нахождения пассажиров, выстраивающихся в очередь к кассам, пересекаются с маршрутами перемещения и нахождения пассажиров, выстраивающихся в очередь к турникетам. Принимая это во внимание, были изменены параметры ТПУ: расположение билетных касс, размеры залов ожидания. Прогон рационализированного варианта структуры ТПУ «Тимирязевская», через имитационную систему моделирования, случаев образования скоплений пассажиров не выявил. Фрагмент анимации имитационной модели ТПУ «Тимирязевская» для первоначального (а) и рационализированного (б) вариантов представлен на рисунке 5.

Перехватывающая парковка

Кассы

Перехватывающая парковка

Кассы

Турникеты

статистика:

! ! * ■

гуяо гш.......а *

0- а 'а »*• Трв64ик ярамсо «орукра - ТДОИК <ч»<ХО КОСИЛЧИ 0 20 13 ¿0 ГЫ*к>в*т>:гг, егхфхо «орляк* -- умтякжкълтъ веввгокесимр*

Рисунок 5 - Фрагмент анимации имитационной модели ТПУ «Тимирязевская»: а) первоначальный вариант; б) рационализированный вариант

Эскалаторы

Предложена этапность процесса моделирования пассажиропотоков в ТПУ. Определены зависимости между входными (внешними) параметрами ТПУ, представленные на рисунке 6.

а)

2

1,8

1,6

1,4

¡е 1,2 ш

1 1

>" 0,8

0,6 0,4 0,2 0

[ ................... ..............

_

V г 0,093 902- 0|73Э80 + 2,07с

[

\1 = 0,099С32-0,64Ь60+ ¿5714

2-0,9926

......

0,5

1,5 2 О, челУмЗ

3,5

Пригородное сообщение

Дальнее сообщение - Полиноминальная

б)

180

160

140

120

1Ш

с* 80

60

40

20

0

= -19 ,2770 + 11! ,950- 15,34 9

(5= = 0,9 С

________ _ ....... 1

. -.

!

/У // = -6,5 5380г + 69,4 0,99 570-¡6 >.,1Щ

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Л), пас./м2

Пригородное сообщение

Дальнее сообщение

-Полиноминальная

Рисунок 6 - Зависимости между внешними (входными) параметрами ТПУ: а) плотности пассажиропотока от скорости; б) плотности пассажиропотока от интенсивности

В основе планировочного решения любого транспортного сооружения лежат нормативы, регламентирующие его вместимость, размеры занимаемых им площадей и его габариты, которые можно получить путем анализа закономерностей процессов, протекающих в нем. Основной процесс, происходящий в ТПУ - это перемещение пассажиров, связанное с пересадкой с одного вида транспорта на другой и посещением объектов различного

функционального назначения (торговля, сервис и т.д.) в зоне ТПУ. Поэтому параметры скорости, плотности и времени пешеходных перемещений пассажиров в пределах ТПУ и зависимости этих параметров друг от друга и других факторов могут быть использованы при реконструкции существующих и формировании новых ТПУ.

В четвертой главе «Эффективность формирования и функционирования транспортно-пересадочных узлов» рассмотрена система показателей эффективности формирования и функционирования ТПУ, выполнен расчет величины чистого дисконтированного дохода на 1 м2 площади ТПУ в зависимости от годовой ставки арендной платы на период эксплуатации ТПУ, сформированы критерии и показатели оценки качества обслуживания и предоставляемого сервиса пассажирам и посетителям ТПУ.

Инфраструктурные проекты - дорогостоящие и для их быстрой и эффективной реализации необходимо привлечение инвесторов. Коммерческий эффект от оказания на территории ТПУ дополнительных услуг пассажирам и посетителям на предпроектной стадии можно оценить через ставку доходности на 1 м2 площади ТПУ. Как правило, в качестве доходной применяется арендная ставка, отражающая минимальный уровень прибыли, получаемой арендатором, и привлекательность объекта.

Для определения коммерческого эффекта используется показатель чистого дисконтированного дохода и доходная часть проекта инвестирования. Срок окупаемости капиталовложений представлен в таблице 4, а результаты расчета величины чистого дисконтированного дохода представлены на рисунке 7.

Таблица 4 — Срок окупаемости капиталовложений, лет

Доля коммерческих площадей Ставка арендной шиты в % от удельных капиталовложений

30 35 40 45 50 55 60

45 % - - - - 17,5 12,2

50% - - - 16,7 11,5 8,9

55 % - - - 17,5 11,5 8,8 7,1

60% - - 21,1 12,2 9,0 7,2 6,0

65 % - - 14,0 9,6 7,4 6,1 5,1

70% - 18,5 I 10,9 8,0 | 6,3 5,3 4,6

* - капитальные вложения не окупаются

Выявлено, что с увеличением доли коммерческих площадей в общей площади ТПУ при более низкой арендной плате быстрее достигается положительный эффект, и наоборот, чем меньше доля коммерческих площадей, тем вероятность достижения положительного эффекта даже при высоких арендных ставках ниже.

Эффективность функционирования ТПУ определяется качеством обслуживания его пассажиров и посетителей. Как и всякая продукция, услуги (транспортные, сервисные и т.д.), предоставляемые пассажирам и посетителям,

имеют качественную составляющую. Запросы пассажиров удовлетворяются не только перевозкой, но и предоставлением дополнительных услуг в ТПУ, повышающих качество всей поездки, делающих её менее обременительной и более привлекательной.

—~-45% -ю—50% —л™ 55% —м—60%

Рисунок 7 - Изменение величины чистого дисконтированного дохода на 1 м2 площади ТПУ от годовой ставки арендной платы

Качество обслуживания пассажиров и посетителей ТПУ - это совокупность технологических, технических, экономических, эстетических, экологических показателей, обеспечивающих удовлетворение их потребностей в транспортном (перемещении) и дополнительном обслуживании.

В процессе оценки качества обслуживания и предоставляемого сервиса выделяют четыре этапа:

- отбор критериев и формирование показателей, влияющих на качество обслуживания и предоставляемого сервиса;

- определение значимости сформированных показателей качества;

- определение значения сформированных показателей качества;

- вычисление комплексного показателя качества.

Сформированные критерии и показатели оценки качества обслуживания пассажиров и посетителей ТПУ представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Критерии и показатели оценки качества обслуживания пассажиров и посетителей ТПУ

N2 Критерии качества обслуживания пассажиров и посетителей ТПУ Показатели

1 Парковка Наличие бесплатной парковки для посадки/высадки пассажиров и посетителей ТПУ Время попадания пассажира, посетителя в ТПУ с зон парковки Наличие достаточного количества мест парковок в ТПУ

2 Ориентация пассажиров и посетителей в ТПУ Простота ориентации пассажиров и посетителей в ТПУ

3 Информационные табло с расписанием движения видов транспорта, взаимодействующих в ТПУ Оперативность и полнота обновления расписаний движения видов транспорта, взаимодействующих в ТПУ

4 Пешеходные коммуникации, быстрота и удобство перемещения Планировка всех помещений ТПУ, связанных с перемещением посетителей и пассажиров

5 Помощь пассажирам и посетителям ТПУ, благожелательность персонала Внешний вид персонала и культура общения

6 Предприятия общественного питания и розничная торговля Наличие достаточного количества предприятий общественного питания и розничной торговли и их доступность для пассажиров и посетителей ТПУ

7 Беспроводная связь и подключение к интернету Доступ пассажиров и посетителей ТПУ к беспроводной связи и сети Интернет во всех зонах ТПУ

8 Зоны ожидания Наличие достаточного числа сидячих мест в зонах ожидания

9 Безопасность ТПУ Обеспечение безопасности пассажиров и посетителей ТПУ

10 Комфортные условия пребывания в ТПУ Удовлетворенность пассажиров и посетителей комфортными условиями пребывания в ТПУ; среднее время нахождения пассажира в очереди в ТПУ

11 Залы повышенной комфортности Предоставление пассажиру возможности доступа в залы повышенной комфортности

12 Сервисное обслуживание маломобильных групп населения Наличие условий для организации доступа к объектам ТПУ мштомобильных групп населения -

Установлена значимость отдельных факторов, влияющих на качество обслуживания пассажиров и посетителей ТПУ с использованием метода

экспертных оценок. Для опроса специалистов (30 человек), используя сформированные критерии и показатели оценки качества, составлена анкета, в которой выделено 11 факторов. По результатам экспертных оценок были выявлены коэффициенты относительной важности для двух групп факторов: первая группа - трудовые поездки; вторая группа - культурно-бытовые поездки. Распределение факторов по степени влияния на качество обслуживания пассажиров и посетителей ТПУ представлено на рисунке 8.

а)

Наличие «перехватывающей» или муниципальной парковки

Наличие условий для организации доступности к . объектам ТПУ МГН

Наличие залов повышенной комфортности

Комфортные условия пересадки и нахождения в

Наличие достаточного числ мест в залах ожидания

од о

0.12

0,05 ф

ГоУпяш

Г-Щ 0,15

а ориентации в ТПУ

IИ

Фа

",(>К

ом о оо

0,07

Оперативность и полнота |ШД4 обновления расписаний ЩИб" '' Движения видов транспорта, й , взаимодействующих в ТПУ

ЙШМб

^Шь Общее время пересадки в ? пределах ТПУ

Доброжелательность обслуживающего персонала

Наличие беспроводной связи. , и подключения к интернету

Наличие объектов попутного обслуживания

б)

Наличие «перехватывающей» или муниципальной парковки

Наличие условий для организации доступности объектам ТПУ МГН

Наличие залов повышенной комфортности

Комфортные условия пересадки и нахождения в

Наличие достаточного числа мест в залах ожидания

.Простота ориентации в ТПУ 16

Оперативность и полнота обновления расписаний движения видов транспорта, взаимодействующих в ТПУ

¥' 0Д 5

0,11

Общее время пересадки в пределах ТПУ

0;08

Доброжелатель; обслуживающего персонала

Наличие беспроводной связи и подключения к интернету

■ Наличие объектов попутного обслуживания

Рисунок 8 - Распределение факторов, влияющих на качество обслуживания пассажиров ТПУ, совершающих поездку (по степени их

влияния):

а) трудовые поездки; б) культурно-бытовые поездки

По результатам экспертных оценок наиболее важным фактором, влияющим на качество обслуживания пассажиров и посетителей ТПУ, для трудовых поездок является «Общее время пересадки в пределах ТПУ», а для культурно-бытовых поездок - «Простота ориентации в ТПУ».

Предложены формулы, расчета сформированных показателей качества через дифференциальную оценку качества, а также варианты расчёта комплексного показателя качества путем приведения совокупности показателей качества в сопоставимый вид и сведением их воедино.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации приведены научно обоснованные предложения по формированию, развитию и функционированию ТПУ, моделированию пассажиропотоков, выбору параметров ТПУ, формируемых с участием железнодорожного транспорта, полученные с использованием интеллектуальных имитационных систем, методов логического, математического анализа и экспертной оценки. На основе проведенных исследований выделим следующие ключевые итоги:

1. Предложены направления развития внутригородских и пригородно-городских пассажирских перевозок, реализация которых позволит повысить популярность общественного транспорта, в том числе за счёт формирования и развития ТПУ, сокращения использования личного автотранспорта, расширения провозной способности общественного транспорта, повышения уровня сервиса общественного транспорта.

2. Выполнен анализ зарубежного опыта формирования, функционирования и развития ТПУ, позволивший выявить новые мировые тенденции в их формировании и развитии: произошла концентрация и оптимизация числа ТПУ в крупных городах, наметился процесс формирования структуры и планировки ТПУ на основе многоуровневых решений (основной способ сокращения расстояния пешего прохода и общей продолжительности пересадки), создаются многопрофильные ТПУ с коммерческой составляющей.

3. Проведен анализ развития ТПУ России, который показал, что последовательность формирования отечественных ТПУ, их число и планировочная структура определяются культурно-историческим развитием, планировочной структурой городов, развитием их транспортной сети, экономического потенциала, географического положения и особенностями их транспортных систем.

4. Проанализированы существующая классификация ТПУ (транспортная и градостроительная), предложен классификатор ТПУ по группам и категориям, в котором наряду с существующими характеристиками вводятся дополнительные критерии (планировочное решение ТПУ, размещение на плане города, наличие перехватывающей парковки).

5. Впервые поставлена и решена задача систематизации ТПУ, сформированных с участием железнодорожного транспорта, позволяющая выделить классификационные группы ТПУ схожие по особенностям сформированной инфраструктуры и условиям функционирования.

6. Разработаны требования к размещению основных зон ТПУ и этапность их выделения. Для выделенных классификационных групп ТПУ, сформированных с участием железнодорожного транспорта, предложены

варианты структурных схем ТПУ в зависимости от величины корреспондирующих пассажиропотоков.

7. Предложена технология и выполнено формализованное описание поведения всех возможных пассажиропотоков, возникающих в моделируемом пространстве ТПУ, учитывающее логические зависимости в организации движения пассажиропотоков и перемещении пассажиров, позволяющие оценить существующий и задать требуемый уровень безопасности, комфорта и эффективности функционирования ТПУ.

8. Разработана модель функционирования ТПУ и выполнена её компьютерная реализация в виде модельного примера для ТПУ «Тимирязевская», которая позволяет моделировать и отображать моделируемый процесс с помощью анимации, отслеживать и контролировать плотность пассажиропотоков в различных зонах моделируемого пространства, выявлять возможные недостатки существующего или предлагаемого планировочного решения ТПУ, выбрать рациональные внутренние параметры ТПУ. Моделирование процесса функционирования ТПУ позволяют разработать рекомендации по развитию и формированию ТПУ и достичь следующих положительных тенденций: сэкономить время и упростить процесс принятия решения о развитии и формировании ТПУ.

9. Используя результаты моделирования, определены зависимости между входными (внешними) параметрами ТПУ: плотности от скорости движения пассажиропотоков, плотности от интенсивности движения.

10. Определен коммерческий эффект от оказания на территории ТПУ дополнительных услуг пассажирам и посетителям через арендную ставку 1 м2 площади ТПУ. Установлено, что с увеличением доли коммерческих площадей в общей площади ТПУ при более низкой арендной плате быстрее достигается положительный эффект, и наоборот, чем меньше доля коммерческих площадей, тем вероятность достижения положительного эффекта даже при высоких арендных ставках ниже.

11. Выделены критерии и разработаны показатели оценки качества обслуживания и предоставляемого сервиса пассажирам и посетителям ТПУ, устанавливающие минимальный набор требований для управления качеством обслуживания и сервисом с целью удовлетворения ожиданий и потребностей пассажиров и посетителей ТПУ. Используя метод экспертных оценок, определена значимость факторов, влияющих на качество обслуживания пассажиров и посетителей ТПУ.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Научные статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Евреенова, Н.Ю. Моделирование функционирования транспортно-пересадочного узла [Текст] / Н.Ю. Евреенова //Мир транспорта. — 2014. -№ 5.-С. 170-176.

2. Вакуленко, С.П. О классификации транспортно-пересадочных узлов [Текст] / С.П. Вакуленко, Н.Ю. Евреенова // Мир транспорта. - 2011. - № 5. -С. 130-132.

3. Вакуленко, С.П. Планировочная структура транспортно-пересадочных узлов [Текст] / С.П. Вакуленко, Н.Ю. Евреенова // Мир транспорта. - 2012. - № 5. - С. 100-104.

4. Вакуленко, С.П. Моделирование пассажиропотоков в ТПУ [Текст] / С.П. Вакуленко, В.В. Доенин, НЛО. Евреенова // Мир транспорта. - 2014. -№4. -С. 124-131.

Научные статьи в других изданиях

5. Вакуленко, С.П. О необходимости разработки концепции формирования и развития транспортно-пересадочных узлов как основы мультимодальных пассажирских перевозок [Текст] / С.П. Вакуленко, Н.Ю. Евреенова // Труды Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития транспорта», в 2-х т., т. 2. - М.: МИИТ, 2013.-С. 52-55.

6. Вакуленко, С.П. Особенности формирования и размещения ТПУ в современных условиях [Текст] / С.П. Вакуленко, Н.Ю. Евреенова // Труды двенадцатой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». - М.: МИИТ, 2011. - С. IX-5-IX-6.

7. Вакуленко, С.П. Особенности зонирования площадей транспортно-пересадочных узлов [Текст] / С.П. Вакуленко, Н.Ю. Евреенова И Материалы III международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные науки сегодня», в 3-х т., т. 1. - North Charleston, USA, 2014. -С. 114-116.

8. Вакуленко, С.П. Формирование транспортно-пересадочных узлов в зонах тяготения пассажиропотоков пригородных зон [Текст] / С.П. Вакуленко, Н.Ю. Евреенова // Труды Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития транспорта». -М.: МИИТ, 2012. - С. 90-92.

9. Евреенова, Н.Ю. Моделирование пассажиропотоков в транспортно-пересадочных узлах [Текст] / Н.Ю. Евреенова // Труды Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития транспорта», в 2-х т., т. 2. - М.: МИИТ, 2013. - С. 95-102.

10. Евреенова, Н.Ю. Современные тенденции формирования транспортно-пересадочных узлов за рубежом [Текст] / Н.Ю. Евреенова // Труды научно-практической конференции «Неделя науки - 2014», «Наука МИИТа - транспорту». В 2-х частях. - Часть 2. - М.: МИИТ, 2014. - С. IV-87-IV-88.

ЕВРЕЕНОВА НАДЕЖДА ЮРЬЕВНА

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНО-ПЕРЕСАДОЧНЫХ УЗЛОВ, ФОРМИРУЕМЫХ С УЧАСТИЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

ТРАНСПОРТА

05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать Заказ /¿>Формат 60x90 1/16

Объем 1,5 усл. п.л. Тираж 80 экз.

УПЦ ГИ МИИТ, Москва, 127994, ул. Образцова, д. 9, стр. 9