Г л а в а 16 ОБСЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЙ ГОРОДСКОГО НАСЕЛЕНИЯ
§ 16.1. Методы обследования пассажироперевозок
Расчетные пассажироперевозки определяют требующуюся мощность каждого транспортного предприятия: количество и типы необходимого для них подвижного состава, количество и размеры депо и ремонтных баз подвижного состава, мощность системы энергоснабжения и т. д. Мощность транспортных предприятий находится в прямой зависимости от объема осваиваемых ими пассажироперевозок. Но, с другой стороны, обилие факторов, влияющих на формирование транспортных связей, не дает возможности их точного и всестороннего расчета. Любая модель расчета базируется на ограниченном количестве исходных данных и может дать поэтому лишь приблизительное представление об ожидаемых пассажироперевозках. Поэтому в действующих транспортных хозяйствах данные о пассажироперевозках, требующиеся для решения задач планирования и оперативного управления движением по критериям оптимизации транспортного процесса, получают методами натурного обследования в конкретных условиях места и времени. Такие обследования периодически проводят во всех действующих хозяйствах ГМПТ для уточнения планов движения, перераспределения подвижного состава по маршрутам и часам суток, уточнения маршрутной системы, решения вопросов координации работы разных видов транспорта, составления планов развития транспортной сети и т. д.
Виды и методы обследований пассажироперевозок в действующих транспортных сетях классифицируют по характеру привлекаемой техники, длительности охватываемого периода времени, широте охвата транспортной сети и методике.
По характеру привлекаемой техники можно выделить следующие виды обследований пассажироперевозок:
- активный непрерывный автоматический контроль;
- автоматический контроль наполнения поездов;
- глазомерные счетные методы;
- опросные и анкетные методы.
- Активный непрерывный автоматический контроль пассажироперевозок используется в автоматизированных транспортных системах типа PRT, где он является активным элементом организации транспортного процесса. Основа системы непрерывного автоматического контроля пассажироперевозок — оперативная обработка запросов на пассажироперевозки, результаты которой определяют алгоритмы поведения всех звеньев транспортного хозяйства: выдачу подвижного состава на линию к станциям вызова, организацию движения на линии, работу депо и системы электроснабжения. Активный непрерывный автоматический контроль является высшей и наиболее совершенной формой контроля пассажироперевозок, но имеет пока ограниченное применение.
Несколько более простой его формой по сложности привлекаемой инженерной техники является организация формирования и контроля пассажироперевозок при ОД по запросам.
- Автоматический контроль наполнения поездов — наиболее совершенный из многочисленной группы методов пассивной регистрации пассажиропотоков, не связанных непосредственно с их формированием, т. е. не воздействующих на формирование пассажиропотоков, а только регистрирующих их состояние. В последнее время этому виду контроля пассажиропотоков уделяют большое внимание, так как он позволяет получать данные о пассажиропотоках непрерывно, оперативно и с небольшими затратами.
Различают методы контроля наполнения путевыми и поездными датчиками.
Представителем первых является метод контроля наполнения поездов на критических (наиболее загруженных) перегонах и участках ТС
по принципу взвешивания поездов на ходу. Схема одного из автоматов этого типа показана на рис. 16.1, а. В рельсы или под дорожное покрытие уложены датчики давления (месдозы) Д, включенные последовательно с вычислительным устройством ВУ. На контрольном пункте КП установлено устройство опознавания поездов в виде генератора высокочастотных сигналов ГВЧ, осветителя О и приемника отраженных сигналов ПР, а на поездах — кодированные отражатели света — катафоты К. В высокочастотных импульсах, посылаемых на катафоты поездов, закодирована информация, указывающая местонахождение КП, которая сохраняется и в отраженном сигнале, воспринимаемом приемником ПР. Кроме того, К дополняет ее информацией о номере маршрута, на котором работает поезд, и его типе. Эта информация, поступая в ВУ, определяет поиск в его памяти информации о таре поезда. Блок питания БП обеспечивает питанием ГВЧ и ВУ.
Вычислительное устройство определяет вес пассажиров
(16.1)
где G— полный вес поезда с пассажирами; Gт — вес тары поезда; nпасс — количество пассажиров в поезде; q— расчетный вес одного пассажира.
Датчики Д расположены так, что фиксируют нагрузку, приходящуюся только на одну ось поезда. Поэтому в состав ВУ включен сумматор и реле времени, обеспечивающее задержку выдачи результатов счета с ВУ на центральный диспетчерский пункт ПДП так, чтобы на него не поступала неполная информация. Контрольный пункт КП и весоизмерительное устройство связаны с ЦДП проводным или радиоканалом связи.
Рис. 16.1
Методы автоматического контроля наполнения поездов (схемы):
а — весового контроля путевыми датчикам; б — весового контроля поездными датчиками; в — фотоэлектрического контроля входящих и выходящих пассажиров; г — контактного контроля входящих и выходящих пассажиров; д — схема счетчика входящих в выходящих пассажиров
В качестве примера на рис. 16.2, а показана транспортная сеть с 15 весоизмерительными контрольными пунктами (на рисунке кружочками со стрелками, направление которых указывает контролируемые направления движения). Каждый такой КП выдает информацию о пропускаемом пассажиропотоке за часовые или еще более мелкие интервалы времени Т. Распространяя эти показания на участки сети до следующего КП, как показано на рис. 16.2,б, можно построить картограммы пассажиропотоков по всей сети (рис. 16.2, а). Точность контроля возрастает с увеличением количества КП.
За период наблюдения Т объем транспортной работы сети
(16.2)
где l — длина участка, на который распространяется показание i-гo КП.
На ЦДП могут быть установлены печатающие устройства, фиксирующие объемы транспортной работы всех участков сети. Объем пассажироперевозок А(Т) сети в расчетный период наблюдения Т непосредственно не фиксируется и может быть установлен лишь в случае, если известна (найденная другими обследованиями) средняя длина поездки Lср:
(16.3)
Поездные системы контроля наполнения поездов могут быть выполнены на основе датчиков давления, фотоэлектрических и др.
Весовая система контроля наполнения поездов датчиками давления показана на рис. 16.1, б.
Рис. 16.2
Пример установки весоизмерительных контрольных пунктов на транспортной сети (а) и одном из ее направлений (б)
Ее активным элементом является группа датчиков давления Д, установленных в опорных узлах кузова так, что они регистрируют постоянную составляющую нагрузки, передаваемой кузовом на систему подвешивания вагона — шкворневые балки тележек или буксы. Информация датчиков Д обрабатывается в вычислительном устройстве ВУ и накапливается в сумматоре Σ. Вся эта аппаратура установлена на поезде. Ее показания снимают в конце смены или работы поезда на линии и используют для расчетов объема выполненной транспортной работы.
Регистраторы поезда фиксируют данные о наполнении по расчетным промежуткам времени Т на основе вычислений:
где vc— скорость сообщения и vэ— эксплуатационная скорость движения поездов на маршрутах.
В этом случае, как и при весовом контроле наполнения на стационарных КП, объем пассажироперевозок А(Т) сети в расчетном промежутке Т непосредственно не фиксируется и может быть установлен лишь в случае, если известна (найденная другими обследованиями) средняя длина поездки Lcp [по формуле (16.3)].
Второй группой поездных систем контроля наполнения поездов являются системы счета входящих и выходящих пассажиров на остановочных пунктах, которые могут быть построены на основе фотоэлектрических датчиков или выключателей, как показано на рис. 16.1, в, г.
Фотоэлектрические датчики Ф1 и Ф2 (рис. 16.1, в) вместе с осветителями 01 и 02 должны устанавливаться в проемах всех дверей для входа и выхода пассажиров так, чтобы входящий пассажир прерывал световой поток сначала первого датчика, затем второго, а выходящий — наоборот, сначала второго, а затем первого. Аналогично устанавливают и выключатели К1 и К2 на ступеньках входных и выходных дверей (рис. 16.1, г). Схема счета пассажиров, используемая в этих системах контроля наполнения, показана на рис. 16.1, д. В зависимости от последовательности срабатывания датчиков Ф1 и Ф2 или К1 и К2 переключатель Т (триггер) посылает поступающий сигнал или в счетчик входящих пассажиров Сч.вх или в счетчик выходящих пассажиров Сч.вых. Сумматор Σ производит накапливание этих данных и их обработку.
Суммарная информация о вошедших в поезд Ав и сошедших с поезда Ас пассажирах позволяет определить объем пассажироперевозок в расчетный период наблюдения Т, пассажирооборот, наполнение поездов по перегонам и ряд других характеристик. Следовательно, по возможности обследования пассажироперевозок этот метод намного результативнее методов весового контроля наполнения. Объем пассажироперевозок на маршруте за полурейс или рейс определяется суммой вошедших или сошедших пассажиров, причем эти суммы в точности равны. При условии примерно одинакового пассажирооборота на остановках по количеству вошедших и сошедших пассажиров аналогично, но уже не точно, а только приближенно, может быть определен объем пассажироперевозок за период времени
Средняя длина поездок (маршрутных) определяется как отношение выполненного объема транспортной работы к объему пассажироперевозок:
Общий недостаток всех поездных систем контроля наполнения поездов — их более высокая стоимость по сравнению с путевыми. Поэтому наиболее перспективными следует считать путевые системы контроля наполнения поездов.
В настоящее время различные путевые и поездные системы автоматического контроля наполнения находятся в стадии испытаний и до стадии серийного выпуска еще не доведены.
- Глазомерными счетными методами называют методы непосредственного глазомерного подсчета пассажиров в проходящих поездах или совершающих посадку-высадку в поездах на остановочных пунктах. Основной характерной особенностью этих методов является ручной сбор информации о пассажироперевозках с последующей ручной или машинной обработкой результатов обследований. Все они характеризуются трудоемкой стадией сбора информации и требуют привлечения к обследованиям большого количества счетчиков, но тем не менее являются в настоящее время основными методами натурного обследования пассажироперевозок. При ручной обработке результатов обследований глазомерные счетные методы отличаются низкой оперативностью, так как большая длительность стадии обработки информации о пассажиропотоках не дает возможности быстрого использования последней для оперативного воздействия на движение. Поэтому ручной сбор информации при глазомерных счетных методах обследования пассажироперевозок сочетают с машинной обработкой ее на машиносчетных станциях (МСС).
Основное достоинство машинной обработки первичной информации о пассажироперевозках — значительное снижение трудоемкости по сравнению с методами ручного счета и повышение оперативности в связи со сравнительно небольшими затратами времени на обработку результатов.
Принципиальным и неустранимым недостатком всех глазомерных счетных методов обследования пассажироперевозок является их неспособность оценки транспортной сети и маршрутной схемы по критерию трудности сообщения в целевых корреспонденциях населения и другим критериям оптимизации.
- Опросными и анкетными называют методы обследования пассажироперевозок, основанные на заполнении специальных анкет-опросников, организуемые транспортными предприятиями среди населения по местам жительства или работы. В зависимости от состава вопросов опросными и анкетными методами можно получить данные для решения самых различных задач ОД, оптимизации маршрутной системы, развития транспортной сети и маршрутной системы и т. д. В последнее время эти методы обследования пассажироперевозок получают все большее распространение в СССР и за рубежом. Все они приспосабливаются для машинной обработки анкет н в этом случае обеспечивают высокую оперативность при сравнительно небольшой трудоемкости. При обследовании пассажироперевозок анкетным методом можно получить данные для расчетов таблиц поездок населения- между транспортными районами, необходимых при решении задач оптимизации маршрутной системы города; распределение времени корреспонденций по составляющим; зависимости коэффициентов пользования транспортом, МПТ и ИПТ от затрат времени на передвижение и других факторов; коэффициенты пересадочности; распределение запасов времени прибытия в районы назначения по различным целям, важные для расчетов пассажиропотоков трудовых корреспонденций в часы пик; среднюю длину передвижения и транспортных поездок; подвижность населения и распределение ее по целям и социальным группам населения.
Натурные обследования пассажироперевозок проводят сравнительно редко. Результаты их используют для оптимизации маршрутной системы, перераспределения подвижного состава между маршрутами и решения других ответственных задач ОД. Помимо этого в транспортных хозяйствах получают оперативную информацию о работе маршрутов по результатам анализа данных о проданных билетах или выручке. Возможности такого анализа определяются принятой системой тарифа (оплаты за проезд). При системе единого тарифа подсчет проданных билетов или выручки дает только самое общее представление об объеме пассажироперевозок, так как не учитывает поездки населения, пользующегося проездными билетами, и групп пассажиров, имеющих право бесплатного проезда (дети дошкольного возраста, инвалиды войны, работники транспортных предприятий). При системе участкового тарифа анализ данных о проданных билетах дает возможность получить сведения о пассажиропотоках по участкам сети и приближенные данные о средней длине поездки пассажиров.
Из-за сравнительной простоты и небольшой трудоемкости оперативный метод анализа пассажироперевозок используется в той или другой форме большинством транспортных предприятий. Однако в настоящее время все шире применяют систему бескассовой оплаты проезда, расширяется распространение абонементных месячных, сезонных и годовых проездных билетов, обсуждаются предложения об оплате проезда на ГГГГ в общем порядке, установленном для оплаты коммунальных услуг. Внедрение всех этих мероприятий соответственно сужает возможности анализа пассажироперевозок по выручке.
По длительности охватываемого периода различают обследования систематические и разовые.
Систематические обследования проводят ежедневно в течение всего периода движения линейные работники службы движения: диспетчеры маршрутов, контролеры движения и др. Они базируются на наблюдениях за колебаниями пассажиропотоков и сборе небольшого объема данных. На основе систематических обследований оценивают распределение пассажиропотоков по маршрутам, соответствие выпуска подвижного состава пассажиропотокам, распределение пассажиропотоков по длине и направлениям маршрутов, по часам суток, дням недели, месяцам и сезонам года, оценивают правильность координации работы маршрутов и разных видов ГПТ; выбирают характерные точки сети, маршруты, районы движения, время года и часы суток для проведения разовых обследований. Систематические обследования рассматривают как метод накопления опыта и знаний, необходимых для выбора наиболее эффективных направлений и средств совершенствования маршрутной системы, уточнения планов движения и т. д.
Разовыми называют кратковременные обследования пассажироперевозок по той или другой программе, определяемой поставленными перед обследованием целями. Разовые обследования проводятся обычно специальной группой контролеров и предназначаются для получения документальных данных о пассажироперевозках, требующихся для решения вопросов оптимизации маршрутной системы, развития ТС, изменения системы ОД или других ответственных действий. Систематические и разовые обследования пассажироперевозок проводят обычно от начала и до конца движения в течение суток, а обработку полученных данных выполняют по часам дня и периодам движения с выделением часов «пик».
По широте охвата транспортной сети различают сплошные и выборочные обследования.
Сплошные обследования проводят одновременно по всей транспортной сети города. Они отличаются большой трудоемкостью и требуют привлечения большого количества контролеров, однако позволяют получить общую картину пассажироперевозок по всей сети и для всех видов транспорта. По результатам таких обследований решают коренные вопросы работы сети (вопросы развития сети МПТ, координации работы разных видов МПТ, координации работы МПТ города с автотранспортом, пригородным и внешним транспортом, изменений маршрутной системы и т. д.).
Выборочные обследования организуют по отдельным районам движения, конфликтным точкам или маршрутам для решения более мелких вопросов организации движения.
Выбор методов обследования пассажироперевозок определяется экономическими соображениями. Метод обследования должен соответствовать поставленным целям и задачам и обеспечивать получение нужных данных с минимальными затратами. Для решения сложных вопросов развития сети, связанных с большими капитальными затратами, нужно применять достаточно широкие обследования, всесторонне обосновывающие целесообразность и наиболее приемлемый вариант решения задачи. Для решения менее сложных вопросов оптимизации пассажироперевозок нужно использовать соответственно менее трудоемкие обследования, ограничивать их во времени и по охвату сети.
Большое значение имеет регулярность натурных обследований пассажироперевозок. Назревание потребности решения различных задач развития городских транспортных сетей в связи с развитием городов н совершенствованием принятой системы пассажироперевозок имеет определенную периодичность во времени, определяемую темпами научно-технического и социального развития страны в целом и конкретного города в частности.
Система натурных обследований пассажироперевозок должна соответствовать действующей в стране системе народнохозяйственного планирования. И наконец, она должна давать возможность исследования динамики пассажироперевозок во времени в связи с тем, что натурные обследования являются экспериментальной базой развития теории городских пассажирских перевозок.
В свете изложенного в настоящее время на большинстве предприятий ГМПТ организована постояннодействующая система сбора информации о пассажироперевозках, узаконившая координированное проведение комплекса транспортных обследований с определенной периодичностью и совместное использование результатов для решения задач ОД и прогнозирования потребностей транспортного обслуживания.
Структура постояннодействующей системы транспортных обследований, предложенной Государственным научно-исследовательским институтом автомобильного транспорта (НИИАТ), показана на рис. 16.3 [11]. Наиболее фундаментальными по этой схеме являются базисные обследования, которые рекомендуется проводить с периодичностью Δt=10 лет для изучения изменений расселения, подвижности и формирования передвижений городского населения. Они имеют целью изучение фундаментальных законов, управляющих формированием пассажирских связей. В промежутках между ними с периодичностью Δt=5 лет должны проводиться корректирующие обследования расселения, пассажироперевозок и транспортно-социологические. Наконец, с периодичностью Δt=1 год — оперативные обследования для решения текущих транспортно-эксплуатационных вопросов и корректировки матрицы трудовых поездок. Базисные обследования рекомендуется проводить анкетными методами и совмещать по возможности с переписями населения, корректирующие — анкетными и опросными или талонными, оперативные — талонными или глазомерными счетными.
Рис. 16.3
Постояннодействующая система сбора информации о передвижениях городского населения, предложенная НИИАТ