§ 7.4. Принципы маршрутизации транспортных сетей
Маршрутизацией транспортной сети называют выбор составляющих ее маршрутов и распределение между ними пассажиропотоков. Задача маршрутизации занимает одно из центральных мест в организации пассажироперевозок, гак как существенно влияет на экономические и качественные показатели транспортного обслуживания населения и работы транспортных предприятий.
Цель маршрутизации ТС — обеспечение минимальных затрат транспортного времени населения в пассажиропоездках при минимальных транспортных затратах путем рационального выбора видов ГПТ и вместимости подвижного состава (обеспечивающих максимальные скорости сообщения, наиболее высокое использование вместимости и минимальные затраты времени пассажиров на ожидание транспорта у остановочных пунктов), а также связей центров зарождения и погашения пассажиропоездок по кратчайшим направлениям с минимальным коэффициентами непрямолинейности и максимальной беспересадочностью.
Следует иметь в виду, что критерий маршрутизации ТС по минимуму пересадочности противоречит критерию минимума транспортных затрат, так как с уменьшением пересадочности транспортные затраты на единицу объема перевозок увеличиваются, а объем перевозок уменьшается. Поэтому в условиях существующей практики оценки хозяйственной деятельности транспортные предприятия заинтересованы не в снижении, а в повышении пересадочности, что противоречит народнохозяйственным интересам. Задача маршрутизации оказывается в этих условиях весьма сложной и неоднозначной. Она требует выбора специальных критериев оптимизации и в этом отношении должна быть отнесена к классу эвристических, так как однозначный выбор критериев невозможен. При выбранных критериях задачу маршрутизации ТС можно отнести к классу комбинаторных экстремальных задач, так как решение ее требует перебора возможных вариантов маршрутизации по принятому критерию.
Обычно задачу маршрутизации решают сравнением некоторого (всегда οграниченного) количества вариантов. Однако ручные методы расчета в задаче маршрутизации неэффективны, так как они отличаются высокой трудоемкостью и не дают возможности однозначно отыскать оптимальные варианты. Современный метод решения задачи маршрутизации — математическое моделирование ее на ЭВМ, позволяющее произвести перебор такого количества вариантов, которое обеспечивает отыскание оптимального с высокой вероятностью. Техническую сложность задач маршрутизации ТС определяют в основном три обстоятельства:
- Возможное количество маршрутов Ζ на транспортной сети с п узлами (п пунктами зарождения и погашения пассажиропоездок) равно количеству сочетаний
из п элементов по т=2:
Количество вариантов маршрутных систем, определяемое (7.12), получается огромным. Даже при п=10 имеем
Практически же для расчета корреспонденций принимают еще большее количество транспортных районов. Получающееся при этом количество возможных маршрутных систем таково, что при сплошном переборе для анализа их за практически приемлемое время не могут быть использованы даже самые быстродействующие ЭВМ. Для решения задачи маршрутизации необходимо сократить количество сравниваемых вариантов за счет исключения из рассмотрения явно нереальных и оставшихся остальных до приемлемого объема случайной выборки.
- Решение задачи маршрутизации ТС осложняется нелинейностью исходных уравнений в связи с тем, что трудность сообщения в пассажиропоездках является нелинейной функцией времени и меняется дискретно в зависимости от комбинации рассматриваемых маршрутов. Поэтому в отличие от классических линейных экстремальных транспортных задач. решаемых методами линейного программирования, задачи маршрутизации могут быть решены только методами нелинейного (динамического) программирования.
- Маршрутные системы должны рассматриваться как сочетание маршрутов всех видов ГПТ, т. е. как комплексные. Если при этом распределение пассажиропотоков в пределах маршрутной системы одного вида ГПТ может быть выполнено с достаточной точностью, то распределение их между маршрутами разных видов ГПТ значительно менее определенно. Даже при достоверном предвидении объема пассажирских связей в транспортной системе распределение их между маршрутами разных видов ГПТ оказывается весьма трудным из-за множества влияющих на этот процесс факторов.
Начертание и направление маршрутов в маршрутной системе должно соответствовать направлению пассажиропотоков. Их назначают так, чтобы обеспечить связи всех главных центров зарождения и погашения пассажиропотоков по кратчайшим направлениям. Этот фактор должен учитываться в первую очередь, так как основная задача маршрутизации — обеспечение максимальной беспересадочности пассажиропоездок.
Сначала назначают беспересадочные маршруты между мощными пассажирообразующими пунктами, в частности крупными промышленными предприятиями и обслуживающими их селитебными районами. Задаче обеспечения максимальной беспересадочности и минимальных затрат транспортного времени населения подчинен также выбор длины маршрутов и частоты движения на них. Для обеспечения условий максимальной бесперебойности пассажироперевозок в аварийных ситуациях важное значение имеет взаимное размещение маршрутов в маршрутной системе, облегчающее взаимопомощь маршрутов и организацию движения по обходным направлениям.
При выборе маршрутов также приходится учитывать ограничения, накладываемые улично-дорожной сетью (шириной проезжей части улиц, допустимыми продольными уклонами, радиусами кривых, пропускной способностью). Длина маршрутов должна быть согласована со средней дальностью пассажиропоездок в рассматриваемых корреспонденциях, скоростями движения, возможностью размещения конечных станций, планировкой и конфигурацией городской территории.
Исходными данными для варьирования маршрутных систем на стадии проектных расчетов ГПТ являются расчетные таблицы-матрицы корреспонденций населения между транспортными районами и картограммы пассажирской нагрузки ТС. Единая методика построения маршрутных систем ГПТ еще не узаконена. Транспортные предприятия и проектные организации используют различные методы расчетов. Маршрутные системы представляют собой один из наиболее активных элементов транспортных систем, оптимальность которых существенно изменяется с ростом города, появлением в нем новых центров транспортного тяготения, изменением режима трудовой и культурно-бытовой деятельности населения. В действующих транспортных сетях маршрутная система требует непрерывною изучения и корректировки в соответствии с изменениями пассажиропотоков. Ее проводят по результатам натурных обследований пассажиропотоков с учетом предложений трудящихся и работников эксплуатации.