Содержание материала

§ 11.9. Программы расчета пассажироперевозок иа ЭВМ
В современной проектной практике транспортные расчеты выполняют в большинстве случаев на ЭВМ. Прежде всего их используют для расчета объемов передвижений методом взаимных корреспонденций транспортных районов, отличающимся сравнительно большой трудоемкостью. Машинная реализация этих расчетов осуществлена в двух формах: сетевой [6] и маршрутной [17]. Алгоритм решения задачи формализован в виде последовательности вычислительных операций (арифметических и логических действий и операций по передаче управления), которые объединены в программные модули — блоки. Кроме блоков, выполняющих расчетные и логические операции, в расчетных модулях используют служебные блоки, осуществляющие ввод в память ЭВМ исходных данных и выдачу результатов расчета на печать —  перфоленту (ПЛ), алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), устройства малой (узкой) быстродействующей печати (БПМ) и т. д. Применение специальных чертежных автоматов ПАЖ-1 и других приставок позволяет получать результаты расчетов в графической форме —  картограммы пассажиропотоков, изохронограммы и т. д.
Совокупность программных блоков, из которых набирают вычислительные процессы, называют библиотекой программных блоков или программным обеспечением. Каждой из программ (блоку) библиотеки присвоен определенный номер или шифр. Все они хранятся на специальной магнитной ленте (МЛ) программного обеспечения. Специальная программа «диспетчер» обеспечивает сборку нужных программ из библиотеки в вычислительный процесс, который представляется, таким образом, в виде цепочки номеров или шифров последовательно исполняемых программ. В зависимости от решаемой задачи составляют различные модели транспортного расчета и различные программы выполнения одних и тех же расчетов. Поэтому программное обеспечение, т. е. деление вычислительного процесса на операции и блоки, выполняют так, чтобы имелась возможность их использования в различных вычислительных процессах и пополнения библиотеки новыми программами, использующими новые алгоритмические идеи, приемы программирования, технические средства ввода и вывода информации и теоретические разработки в области транспортных расчетов.
Процесс транспортного расчета на ЭВМ сводится к подготовке исходных данных и задания на расчет, вводу их в память ЭВМ, выполнению расчетов и анализу результатов расчета. В этом процессе ЭВМ выполняет только сам расчет и выдачу его результатов на печать. Подготавливает исходные данные и вводит их вместе с заданием на расчет в память ЭВМ программист и оператор ЭВМ. Анализирует и оценивает результаты расчета заказчик — специалист, выполняющий транспортный расчет.
Набор исходной информации для транспортного расчета определяет задание, т. е. поставленные в нем цели и возможности их реализации в пределах математического обеспечения (блоков программ) и объема памяти ЭВМ. В частности, при использовании ЭВМ Минск-22 расчет транспортной системы с учетом маршрутной организации пассажироперевозок (в маршрутной форме) ограничен объемом по максимальному количеству [17]: транспортных районов — 126, узлов транспортной сети — 255, маршрутов — 126, видов МПТ — 8, классов автомагистралей — 8, выходов из транспортного узла —16, проходящих через узел маршрутов — 16. Для исключения ошибок исходную информацию записывают на специальных бланках, а после ввода ее в ЭВМ проверяют в специально организованных расчетных программах.
Обычно исходная информация для расчета корреспонденций состоит из трех массивов: характеристик транспортных районов, характеристик системы городских путей сообщения (ГПС) и принимаемых в расчете закономерностей формирования передвижений населения. Содержание этих массивов может быть различным в зависимости от задания на расчет и источников информации. Вся эта информация должна, естественно, обеспечивать возможность однозначного описания в цифровой системе. В частности, ТС изображается для этого графом, вершинами которого являются транспортные узлы, центры транспортных районов и объектов массового тяготения населения, т. е. точки, где пассажиропотоки могут менять величину или направление. Дуги этого графа изображают участки улично-дорожной сети, сетей МПТ, участки пешеходного движения и пересадки с одного вида ГПТ на другой. Для описания сети в цифровой системе каждой вершине графа присваивают неповторяющийся номер. Описание сети выполняют в виде набора координат вершин графа, набора описаний его дуг или всех возможных путей следования между центрами зарождения и погашения  пассажироперевозок. Способ описания определяется программой вычислительного процесса.
Массив характеристик транспортных районов включает в себя массивы данных об их трудовой и культурно-бытовой емкости по отправлениям и прибытиям, массивы характеристик транспортной обслуженности населения (накладных затрат времени и дальностей подхода к остановочным пунктам МПТ и автостоянкам ИПТ), массивы характеристик внутрирайонных передвижений (затраты времени и дальности) и др., например массивы данных о загрузке транспортных районов по трудовым прибытиям и отправлениям в расчетный час пик. Транспортные районы обычно группируют в планировочные зоны (например, в центральную, срединную и периферийную или соответствующие административному делению города), что позволяет получить для каждой зоны в результате расчета распределение передвижений по интервалам времени и дальностям, средние затраты времени и дальности передвижений, пассажиропотоки и характеристики работы транспортной системы. Соответственно этому массивы исходных данных о транспортных районах записывают в бланки в порядке, позволяющем получать итоговые результаты расчета не только по городу в целом, но и по его планировочным зонам.
Массив характеристик системы ГПС в получившем широкое распространение в практике работы проектных организаций программном обеспечении транспортного расчета в сетевой форме, разработанном ЦНИИП градостроительства, задают массивом описаний каждой дуги графа ТС, содержащих информацию о номерах вершин, ограничивающих участок; классе (шифре) автомагистрали, которой он принадлежит; видах (шифре) МПТ, проходящих по участку (один из шифров описывает пешеходную связь); его длине; времени проезда по участку на МПТ и ИПТ.
Другой способ описания системы ГПС предусматривает заполнение трех массивов:

  1. Массива цепочек участков, имеющих одинаковые характеристики движения (класс автомагистрали, виды МПТ и ИПТ, скорости движения МПТ и ИПТ) и отдельных участков с отличающимися условиями движения (ими могут быть кривые участки пути, участки ограничения скоростей движения, либо участки, описывающие пересадки и пешеходный подход из центров транспортных районов к узлам сети).
  2. Массива координат всех узлов ТС, центров транспортных районов, станций пассажирообмена внеуличного транспорта и др.
  3. Массива скоростей движения ИПТ и МПТ на всех участках и цепочках участков, входящих в первый массив.

Программное обеспечение транспортного расчета в маршрутной форме [17] предусматривает описание системы ГПС массивами описаний всех участков графа ТС (длина, ширина проезжей части, класс автомагистрали, номера вершин), массивами информации о характеристиках и трассах маршрутов МПТ (трасса следования в виде цепочек проходимых маршрутом узлов сети, видах МПТ, вместимости и частоте движения поездов и др.), массивами информации о пересадочных узлах разных видов МПТ (затратах времени на пересадки) и массивами  информации о требующихся затратах времени на движение по участкам при использовании разных видов МПТ и ИПТ.
Информацию о закономерностях выбора населением способов передвижений задают массивами функций тяготения для передвижений разных видов (трудовых, культурно-бытовых к объектам внутрирайонного и городского значения), коэффициентов пользования транспортом в функции дальностей и скорости передвижений и коэффициентов пользования МПТ (разделения пассажироперевозок между МПТ и ИПТ в функции дальности и соотношения затрат времени на передвижения с использованием МПТ и ИПТ).
Вычислительный процесс организуют в соответствии с заданием на расчет, в котором в виде массивов чисел задают количество транспортных районов, область сглаживания Δί при распределении корреспонденций по альтернативным путям следования (предельное превышение затрат времени передвижения на альтернативных путях по сравнению с затратами на кратчайшем), максимальное количество путей, используемых при распределении корреспонденций по альтернативным в области сглаживания; шифры видов рассчитываемых передвижений (трудовых, культурно-бытовых, деловых и др.) и передвижений, требующих балансировки; коэффициенты привлекательности районов прибытия по передвижениям различного назначения и др. Вычислительный процесс набирают в виде блоков программ из библиотеки. Последняя, например в программном обеспечении расчета системы ГПС в маршрутной форме, состоит из трех групп блоков: А — ввода первичной информации и задания на расчет; Б — расчетной части и С — служебной сервисной части. Основной комплекс вычислительного процесса состоит из блоков:
1 —А — блок ввода задания и информации об улично-дорожной сети;
2—А — информации о характеристиках транспортных районов и закономерностях выбора населением видов передвижений;
3—А — информации о маршрутах МПТ;
4—А — преобразования информации о маршрутной системе в форму, необходимую для работы блоков расчетной части;
1—Б—поиска путей следования на МПТ;
2—Б — поиска путей следования на ИПТ;
3—Б — определения параметров транспортных связей (коэффициентов пользования транспортом и МПТ, расчетного времени сообщения);
4—Б — расчета корреспонденций в передвижениях;
5—Б — расчета корреспонденций в поездках;
6—Б — преобразования матриц корреспонденций (квадратных в треугольные, более удобные для работы программ следующих блоков);
7—Б — распределения поездок по маршрутам МПТ;
5—А — ввода задания на распределение пассажиров ИПТ;
8—Б — распределения поездок пассажиров ИПТ по ТС;
9—Б — анализа загрузки улично-дорожной сети;
1—С — подготовки программ к использованию;
2—С — печати времени и дальностей передвижений;
3—С — печати пассажиропотоков на маршрутах МПТ;
4—С — суммирования маршрутных пассажиропотоков в сетевые;
5—С — печати пассажиропотоков на сети МПТ;
6—С — печати характеристик движения на улично-дорожной сети;
7—С — печати пассажиропотоков на сети ИПТ.

Вычислительный процесс записывают в виде цепочки, определяющей последовательность выполнения на ЭВМ вычислительных операций программ блоков вычислительного комплекса. В качестве примеров [17] на рис. 11.13 показаны схемы организации полного расчета транспортной сети (а) и оценки транспортного обслуживания населения по критерию затрат времени при разных вариантах маршрутной системы (б). Сплошными линиями показаны прямые связи между блоками в вычислительном процессе, пунктирными — обратные связи между ними. Аналогично составляют и набирают в цепочки вычислительный процесс при сетевой форме расчета системы ГПС.
В целях сокращения непроизводительных затрат машинного времени в ЭВМ вводят только выверенные программы. Ошибки в исходной информации приводят к остановам ЭВМ. Поэтому до начала основного счета программы ввода информации проверяют в соответствующих вычислительных процессах. Чтобы проверить информацию о системе ГПС, следует, например, выбрать на плане города два-три транспортных района, расположенных в разных точках графа сети, и определить пути следования в них из всех других районов с использованием программ блоков 1—А, 1—Б и 2—Б, в вычислительных процессах 1—А, 1—Б, конец или 1— А, 2—Б, конец. 

Рис. 11.13
Схемы вычислительных процессов полного расчета транспортной сети в маршрутной форме (а) и оценки транспортного обслуживания населения по критерию затрат времени при разных вариантах маршрутной системы (б)

Наиболее часто встречающимися ошибками в информации о ТС являются: обозначение двух разных вершин одинаковыми номерами, описание несуществующей связи двух вершин («склейка» сети) или неполное описание отдельных участков сети, которое называют «разрывом» сети. Для операторов ЭВМ составляют перечни и описания программных остановов ЭВМ, позволяющие быстро выявлять и устранять их причины.