Разработка городского регулярного автобусного маршрута
Работа из раздела: «
Транспорт»
/
Задание на курсовую работу
д = 18000 тыс. чел./км2
[Нт] = 750 поездок
Кп = 3,1
Тм = 17 ч.
Векторное распределение пассажиропотока 30% - 30% - 40%
Цель данной работы заключается в выборе наиболее оптимальной транспортной сети для заданного района города.
Построение транспортной модели города
Мной был выбран город Сыктывкар площадью 20 км2.
Первоначально необходимо разделить его на транспортные микрорайоны. В каждом из получившихся микрорайонов необходимо определить центры. Если найденная точка располагается на территории дома, пустыря, парка или т.п., необходимо дорисовать на карте дорогу, проходящую через эту точку. В дальнейшем, между получившимися центрами микрорайонов рассчитаются кратчайшие расстояния по дорогам и составляется граф расстояний.
Нагрузка на транспортную сеть
Таблица 1
|
№
|
Fi
|
Ni
|
Qгi
|
Qсi
|
Qi
|
Qiпик
|
|
|
1
|
6
|
108000
|
81000000
|
221917,8
|
13053,99
|
40460
|
|
|
2
|
4,45
|
80100
|
60075000
|
164589
|
9681,708
|
30010
|
|
|
3
|
5
|
90000
|
67500000
|
184931,5
|
10878,32
|
33720
|
|
|
4
|
3,6
|
64800
|
48600000
|
133150,7
|
7832,393
|
24280
|
|
|
5
|
3,5
|
63000
|
47250000
|
129452,1
|
7614,827
|
23610
|
|
|
6
|
4,8
|
86400
|
64800000
|
177534,2
|
10443,19
|
32370
|
|
|
7
|
3
|
54000
|
40500000
|
110958,9
|
6526,994
|
20230
|
|
|
8
|
5,2
|
93600
|
70200000
|
192328,8
|
11313,46
|
35070
|
|
|
9
|
7,2
|
129600
|
97200000
|
266301,4
|
15664,79
|
48560
|
|
|
10
|
6,3
|
113400
|
85050000
|
233013,7
|
13706,69
|
42490
|
|
|
11
|
5,6
|
100800
|
75600000
|
207123,3
|
12183,72
|
37770
|
|
|
12
|
4,3
|
77400
|
58050000
|
159041,1
|
9355,359
|
29000
|
|
|
В данной таблице:
Fi ? площадь i-того транспортного микрорайона (км2);
Ni ? количество жителей в i-том транспортном микрорайоне (тыс. чел.),
Ni = Fi * д
где д ? плотность населения (чел./км2);
Qгi ? годовой объем перевозок i-того транспортного микрорайона (пасс./год),
Qг = Ni * [Нт]
где [Нт] ? норма транспортной подвижности населения; Qсi ? среднесуточный объем перевозок i-того транспортного микрорайона (пасс./сут.),
;
Qi - средний объем перевозок пассажиров за час каждого i -го микрорайона;
где Tм - время работы маршрута; Qiпик - максимальный объем перевозок маршрутной сети в час-пик (пасс./ч),
Qiпик = Qi * Кп
Матрица сетевых корреспонденций
После определения нагрузки на транспортную сеть становится возможным построение матрицы сетевых корреспонденций.
Матрица 1
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
|
|
1
|
-
|
9,12,6 4100
|
9,5,11,10 3900
|
9,5,8,7 4000
|
9 3000
|
9,12 4500
|
9,5,8 3500
|
9,5** 5000
|
4460
|
9,5,11 3000
|
9,5 * 4000
|
9 1000
|
|
|
2
|
6,12,9 2000
|
-
|
8,7,4,10 2750
|
8,7 2750
|
8,** 5000
|
2003
|
8 2750
|
3007
|
6,12 2000
|
8,7,4 2750
|
8,5 2000
|
6 3000
|
|
|
3
|
10,11,5.9 3000
|
10,4,7,8 3000
|
-
|
10 1000
|
10,11 3000
|
10,4,7,8,2 3000
|
10,4 3000
|
10,4,7 3000
|
10,11,5 3000
|
3720
|
10 3000
|
10,4,7,8,2,6 * 5000
|
|
|
4
|
7,8,5,9 2000
|
7,8 1000
|
10 1000
|
-
|
7,8 2500
|
7,8,2 3000
|
1000
|
7 1500
|
7,8,5 2500
|
1280
|
10 3000
|
7,8,5,9** 5500
|
|
|
5
|
9 3000
|
8 1000
|
*11,10 5000
|
8,7 500
|
-
|
8,2 4000
|
8 500
|
1083
|
948
|
11 4000
|
444
|
9 3000
|
|
|
6
|
12,9 1000
|
2000
|
2,8,7,4,10 * 5374
|
2,8,7 2000
|
2,8 2000
|
-
|
2,8 2000
|
2 1500
|
12* 4500
|
2,8,7,4 * 4500
|
2,8,5 4000
|
3500
|
|
|
7
|
8,5,9 * 4230
|
8 1600
|
4,10 2000
|
1200
|
8 1600
|
8,2 2000
|
-
|
1200
|
8,5 1600
|
4 2000
|
8,5 1200
|
8,5,9 1600
|
|
|
8
|
5,9 4000
|
7000
|
7,4,10* 5521
|
7 2000
|
521
|
2 7028
|
2000
|
-
|
5 1000
|
7,4 1000
|
5 1000
|
5,9 4000
|
|
|
9
|
** 19424
|
12,6 * 5568
|
5,11,10 2568
|
5,8,7 2000
|
2000
|
12 4500
|
5,8 3000
|
5 1000
|
-
|
5,11 2500
|
5 1500
|
4500
|
|
|
10
|
11,5,9 4000
|
4,7,9 4000
|
** 12747
|
1996
|
11 2000
|
4,7,8,2 4000
|
4 3000
|
4,7 4000
|
11,5 2000
|
-
|
747
|
11,5,9 4000
|
|
|
11
|
5,9 4000
|
5,8 3500
|
10 3000
|
10* 4500
|
3750
|
5,8,2 ** 7770
|
5,8 * 5250
|
5 3000
|
5 3750
|
3000
|
-
|
5,9 3750
|
|
|
12
|
9 1000
|
6 1000
|
6,2,8,7,4,10 * 9000
|
9,5,8,7 3000
|
9 1000
|
3000
|
9,5,8 2000
|
9.5 1500
|
3000
|
11,5,9 2500
|
9-5 2000
|
-
|
|
|
В матрице методом двойного предпочтения выбираются три наибольших значения пассажиропотока и определяется максимальная нагрузка пассажиропотока: Qmax = (19424+12747+7770) / 3 = 13222 пасс./ч.
Это говорит о том, что вид применяемого городского транспорта -
Скоростной трамвай (/с = 27 км/ч, gн= 300 пассажиров).
Граф времени
Следующие преобразования определяются целевой функцией решаемой задачи. Так как целью работы является поиск маршрутной сети ГПТ, обеспечивающий минимальные затраты жителей города на передвижение, то следовательно, целевой функцией является время.
Зная значение средней скорости сообщения, реализуемое выбранной транспортной системы, делим протяженность «ребра» модели на скорость сообщения выбранного вида ГПТ. В результате расчета получаем среднее время движения транспортного средства на каждом звене (ребре) транспортной модели города. Заменив параметры расстояния соответственно на время проезда по каждому звену исходного графа, получаем граф времени или транспортную модель города, обслуживаемую выбранным видом или видами городского транспорта.
Построение базового варианта маршрутной сети
Для построения базового варианта маршрутной сети по матрице сетевых корреспонденции в таблицу выписываются сквозные маршруты, начиная с самого длинного (по убывающей).
Время ожидания автобуса tож рассчитывается по формуле:
, где
gн - номинальная пассажировместимость (пассажиров);
Qmax - максимальное значение пассажиропотока из матрицы сетевых корреспонденции (пасс./ч.).
Время пересадки на промежуточных пунктах tпер берется из таблицы:
Таблица 2
|
№ п/п
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
|
|
tпер
|
3
|
2
|
5
|
4
|
2
|
7
|
3
|
5
|
7
|
3
|
4
|
2
|
|
|
Базовый вариант маршрутной сети:
Таблица 3
|
Маршрут
|
tож, мин.
|
tпер, мин.
|
±
|
|
|
3-10-4-7-8-2-6-12
|
1
|
2
|
+
|
|
|
12-6-2-8-7-4-10-3
|
1
|
2
|
+
|
|
|
3-10-4-7-8-2-6
|
1,67
|
2
|
+
|
|
|
6-2-8-7-4-10-3
|
1,67
|
2
|
+
|
|
|
1-9-5-11-10-3
|
2,3
|
2
|
|
|
|
3-10-11-5-9-1
|
2,3
|
2
|
|
|
|
1-9-5-8-7-4
|
2,25
|
2
|
|
|
|
4-7-8-5-9-1
|
2,25
|
2
|
|
|
|
2-8-7-4-10-3
|
3
|
2
|
|
|
|
3-10-4-7-8-2
|
3
|
2
|
|
|
|
4-7-8-5-9-12
|
1,63
|
2
|
+
|
|
|
12-9-5-8-7-4
|
1,63
|
2
|
+
|
|
|
6-2-8-7-4-10
|
2
|
2
|
+
|
|
|
10-4-7-8-2-6
|
2
|
2
|
+
|
|
|
1-9-12-6-2
|
2,2
|
2
|
|
|
|
2-6-12-9-1
|
2,2
|
2
|
|
|
|
1-9-5-8-7
|
2,1
|
2
|
|
|
|
7-8-5-9-1
|
2,1
|
2
|
|
|
|
1-9-5-11-10
|
2,25
|
2
|
|
|
|
10-11-5-9-1
|
2,25
|
2
|
|
|
|
2-8-7-4-10
|
2,25
|
2
|
|
|
|
10-4-7-9-2
|
2,25
|
2
|
|
|
|
3-10-4-7-8
|
1,6
|
3
|
+
|
|
|
8-7-4-10-3
|
1,6
|
3
|
+
|
|
|
3-10-11-5-9
|
3
|
2
|
|
|
|
9-5-11-10-3
|
3
|
2
|
|
|
|
4-7-8-2-6
|
3
|
2
|
|
|
|
6-2-8-7-4
|
3
|
2
|
|
|
|
4-7-8-5-9
|
3,6
|
2
|
|
|
|
9-5-8-7-4
|
3,6
|
2
|
|
|
|
6-2-8-5-11
|
1,15
|
2
|
+
|
|
|
11-5-8-2-6
|
1,15
|
2
|
+
|
|
|
7-8-5-9-12
|
4,5
|
2
|
|
|
|
12-9-5-8-7
|
4,5
|
2
|
|
|
|
10-11-5-9-12
|
2,4
|
2
|
|
|
|
12-11-5-9-10
|
2,4
|
2
|
|
|
|
1-9-12-6
|
2
|
2
|
+
|
|
|
6-12-9-1
|
2
|
2
|
+
|
|
|
1-9-5-8
|
1,8
|
2
|
+
|
|
|
8-5-9-1
|
1,8
|
2
|
+
|
|
|
1-9-5-11
|
2,25
|
2
|
|
|
|
11-5-9-1
|
2,25
|
2
|
|
|
|
2-8-7-4
|
3,27
|
2
|
|
|
|
4-7-8-2
|
3,27
|
2
|
|
|
|
2-6-12-9
|
1,61
|
2
|
+
|
|
|
9-12-6-2
|
1,61
|
2
|
+
|
|
|
2-8-5-11
|
2,57
|
2
|
|
|
|
11-5-8-2
|
2,57
|
2
|
|
|
|
3-10-11-5
|
3
|
2
|
|
|
|
5-11-10-3
|
3
|
2
|
|
|
|
3-10-4-7
|
3
|
3
|
|
|
|
7-4-10-3
|
3
|
3
|
|
|
|
4-7-8-5
|
3,6
|
2
|
|
|
|
5-8-7-4
|
3,6
|
2
|
|
|
|
5-8-2-6
|
2,25
|
2
|
|
|
|
6-2-8-5
|
2,25
|
2
|
|
|
|
6-2-8-7
|
4,5
|
2
|
|
|
|
7-8-2-6
|
4,5
|
2
|
|
|
|
7-8-5-9
|
3
|
2
|
|
|
|
9-5-8-7
|
3
|
2
|
|
|
|
7-8-5-11
|
2,1
|
2
|
|
|
|
11-5-8-7
|
2,1
|
2
|
|
|
|
8-7-4-10
|
2,25
|
3
|
|
|
|
10-4-7-8
|
2,25
|
3
|
|
|
|
8-5-9-12
|
2,25
|
2
|
|
|
|
12-9-5-8
|
2,25
|
2
|
|
|
|
9-5-11-10
|
3,6
|
3
|
|
|
|
10-11-5-9
|
3,6
|
3
|
|
|
|
11-5-9-12
|
2,4
|
2
|
|
|
|
12-9-5-11
|
2,4
|
2
|
|
|
|
1-9-5
|
3
|
2
|
|
|
|
5-9-1
|
3
|
2
|
|
|
|
1-9-12
|
9
|
2
|
|
|
|
12-9-1
|
9
|
2
|
|
|
|
2-8-5
|
1,8
|
2
|
+
|
|
|
5-8-2
|
1,8
|
2
|
+
|
|
|
2-8-7
|
3,2
|
2
|
|
|
|
7-8-2
|
3,2
|
2
|
|
|
|
2-6-12
|
3
|
2
|
|
|
|
12-6-2
|
3
|
2
|
|
|
|
3-10-4
|
9
|
3
|
|
|
|
4-10-3
|
9
|
3
|
|
|
|
3-10-11
|
3
|
3
|
+
|
|
|
11-10-3
|
3
|
3
|
+
|
|
|
4-7-8
|
4,5
|
4
|
|
|
|
8-7-4
|
4,5
|
4
|
|
|
|
4-10-11
|
2
|
4
|
+
|
|
|
11-10-4
|
2
|
4
|
+
|
|
|
5-8-7
|
5,6
|
2
|
|
|
|
7-8-5
|
5,6
|
2
|
|
|
|
5-11-10
|
2,25
|
2
|
|
|
|
10-11-5
|
2,25
|
2
|
|
|
|
5-9-12
|
3
|
2
|
|
|
|
12-9-5
|
3
|
2
|
|
|
|
6-2-8
|
1,28
|
2
|
+
|
|
|
8-2-6
|
1,28
|
2
|
+
|
|
|
6-12-9
|
2
|
2
|
+
|
|
|
9-12-6
|
2
|
2
|
+
|
|
|
7-4-10
|
3
|
3
|
+
|
|
|
10-4-7
|
3
|
3
|
+
|
|
|
8-5-9
|
9
|
2
|
|
|
|
9-5-8
|
9
|
2
|
|
|
|
8-5-11
|
3
|
2
|
|
|
|
11-5-8
|
3
|
2
|
|
|
|
9-5-11
|
2,4
|
2
|
|
|
|
11-5-9
|
2,4
|
2
|
|
|
|
При формировании базового варианта маршрутной сети, маршруты, в которых tож ? tпер, не берутся во внимание (т.к. пассажиру удобнее подождать автобус, чем ехать с пересадкой). Из оставшихся выбираются такие, чтобы их количество было минимально, но они охватывали все пункты графа.
В случае необходимости, отдельные вершины, не связанные выбранными ранее сквозными маршрутами, следует связать с маршрутной сетью участковыми маршрутами. Если возникает возможность использования нескольких участковых маршрутов то в маршрутную сеть города включается тот маршрут который по расчету должен работать с наименьшим интервалом движения.
В данной работе базовый вариант маршрутной сети города формируется из трёх сквозных маршрутов:
Маршрут №13-10-4-7-8-2-6-12
Маршрут №21-9-5-8
Маршрут №33-10-11
Первый вариант маршрутной сети города представлен на Рис. 7.1
Выбор оптимального варианта маршрутной сети
Определение значения целевой функции базового варианта маршрутной сети
Матрица 2
пассажиропоток транспортный модель город
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
|
|
1
|
-
|
101680
|
99060
|
78000
|
24900
|
119700
|
61250
|
50500
|
21408
|
67800
|
112800
|
29900
|
|
|
2
|
|
-
|
17675
|
21450
|
52500
|
3605
|
16775
|
11126
|
28000
|
29975
|
39200
|
15300
|
|
|
3
|
|
|
-
|
5900
|
51300
|
47400
|
23700
|
30900
|
61800
|
10416
|
27000
|
95500
|
|
|
4
|
|
|
|
-
|
28000
|
29700
|
2000
|
6600
|
36750
|
3968
|
11136
|
72600
|
|
|
5
|
|
|
|
|
-
|
49200
|
4600
|
1949
|
3318
|
57200
|
8836
|
46800
|
|
|
6
|
|
|
|
|
|
-
|
15800
|
82500
|
71100
|
58500
|
74400
|
11550
|
|
|
7
|
|
|
|
|
|
|
-
|
2880
|
20320
|
10200
|
12840
|
17920
|
|
|
8
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
5300
|
8500
|
14100
|
35200
|
|
|
9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
44500
|
35100
|
85950
|
|
|
10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
1942
|
65200
|
|
|
11
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
82125
|
|
|
12
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
|
|
Суммарные затраты времени поездок пассажиров города (величина целевой функции задачи оптимизации) для базового варианта маршрутной сети составит:
УT1= 2475104 мин/ч. «пик».
С целью поиска оптимального решения, разработаем второй вариант маршрутной сети города. Для этого рассмотрим свободные связи (ребра) транспортной модели города. Свободной связью является ребро графа города не задействованное для работы маршрутов, включенных в первый вариант маршрутной сети. Для второго варианта необходимо увеличить количество маршрутов за счет введения в маршрутную сеть нового маршрута. В качестве нового маршрута может быть использован только участковый маршрут.
Формируем второй вариант маршрутной сети города, добавляя участковый маршрут 11-5: Получим новую маршрутную сеть состоящую из трёх сквозных и одного участкового маршрутов. Второй вариант маршрутной сети города представлен на Рис. 7.2.
Маршрут №13-10-4-7-8-2-6-12.
Маршрут №21-9-5-8.
Маршрут №33-10-11.
Маршрут №4 11-5.
Матрица 3
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
|
|
1
|
-
|
101680
|
89700
|
78000
|
24900
|
119700
|
61250
|
50500
|
21408
|
60600
|
103200
|
29900
|
|
|
2
|
|
-
|
17675
|
21450
|
52500
|
3605
|
16775
|
11126
|
28000
|
29975
|
31600
|
15300
|
|
|
3
|
|
|
-
|
5900
|
38100
|
47400
|
23700
|
30900
|
54600
|
10416
|
27000
|
95500
|
|
|
4
|
|
|
|
-
|
28000
|
29700
|
2000
|
6600
|
36750
|
3968
|
11136
|
72600
|
|
|
5
|
|
|
|
|
-
|
49200
|
4600
|
1949
|
3318
|
39600
|
8836
|
46800
|
|
|
6
|
|
|
|
|
|
-
|
15800
|
82500
|
71100
|
58500
|
70400
|
11550
|
|
|
7
|
|
|
|
|
|
|
-
|
2880
|
20320
|
10200
|
12840
|
17920
|
|
|
8
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
5300
|
8500
|
7100
|
35200
|
|
|
9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
44500
|
13200
|
85950
|
|
|
10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
1942
|
65200
|
|
|
11
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
82125
|
|
|
12
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
|
|
Суммарные затраты времени поездок пассажиров города (величина целевой функции задачи оптимизации) для базового варианта маршрутной сети составит:
УT1= 2370444 мин/ч. «пик»
Формируем третий вариант маршрутной сети города, добавляя участковый маршрут 9-12.Получим новую маршрутную сеть, состоящую из трёх сквозных и двух участковых маршрутов. Третий вариант маршрутной сети города представлен на Рис. 7.3.
Маршрут №13-10-4-7-8-2-6-12 Маршрут №21-9-5-8 Маршрут №33-10-11 Маршрут №4 11-5 Маршрут №59-12.
Матрица 4
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
|
|
1
|
-
|
101680
|
84630
|
78000
|
24900
|
119700
|
61250
|
50500
|
21408
|
60600
|
103200
|
14000
|
|
|
2
|
|
-
|
17675
|
21450
|
52500
|
3605
|
16775
|
11126
|
19800
|
29975
|
31600
|
15300
|
|
|
3
|
|
|
-
|
5900
|
38100
|
47400
|
23700
|
30900
|
54600
|
10416
|
27000
|
95500
|
|
|
4
|
|
|
|
-
|
28000
|
29700
|
2000
|
6600
|
36750
|
3968
|
11136
|
59750
|
|
|
5
|
|
|
|
|
-
|
49200
|
4600
|
1949
|
3318
|
39600
|
8836
|
38100
|
|
|
6
|
|
|
|
|
|
-
|
15800
|
82500
|
36450
|
58500
|
70400
|
11550
|
|
|
7
|
|
|
|
|
|
|
-
|
2880
|
20320
|
10200
|
12840
|
17920
|
|
|
8
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
5300
|
8500
|
7100
|
35200
|
|
|
9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
44500
|
13200
|
85950
|
|
|
10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
1942
|
65200
|
|
|
11
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
82125
|
|
|
12
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
|
|
|
Суммарные затраты времени поездок пассажиров города (величина целевой функции задачи оптимизации) для базового варианта маршрутной сети составит:
УT1= 2285074 мин/ч. «пик»
Изобразим результаты расчетов графически и построим график изменения целевой функции УTi на каждому варианту маршрутной сети города, начиная с базового.
Вывод: Следует считать поиск оптимального варианта маршрутной сети для выбранного вида ГПТ оконченным. Наиболее рациональным следует считать 3ой вариант маршрутной сети, так как он отличается от второго более чем на 4,2%. Дальше мы транспортную сеть не оптимизируем, так как не осталось свободных связей.
