Задача маршрутизации автобусных перевозок в Республике Беларусь Курсовая работа (проект)

Из существующих основных видов городского пассажирского транспорта (метро, трамвай, троллейбус, автобус) автобус является наиболее распространенным, а во многих городах и единственным видом транспорта.

Большое значение для высокого качества обслуживания пассажиров общественным городским транспортом имеет взаимодействие всех его видов, обеспечиваемое соответствующей деятельностью диспетчерских служб отдельных видов городского транспорта или единой службой пассажирского транспорта. Совокупность маршрутов различных видов транспорта, нанесенных на плане города, называется транспортной сетью города. Соответственно автобусная сеть складывается из автобусных маршрутов.

Маршрутом называется установленный и соответствующим образом оборудованный путь следования автобусов между начальным и конечным пунктами.

Автобусные перевозки характеризуются хорошей маневренностью подвижного состава, возможностью быстрого введения новых линий и изменения действующих маршрутов, оперативностью в организации массовых и единичных перевозок.

Автобусные городские перевозки организуют на определенных маршрутах, обусловливаемых размером и направлением пассажиропотоков.

Пассажиропоток – это число перевезенных пассажиров за час работы с учетом коэффициента сменности пассажиров за рейс. Коэффициент сменности – это соотношение длины рейса и среднего расстояния поездки пассажира.

Начало и конец маршрута определяют по резким изменениям пассажиропотоков. Маршруты разбивают на перегоны в зависимости от расположения пассажироотправляющих и пассажиропринимающих пунктов.

Перегоном называется расстояние между двумя смежными остановочными пунктами. Длина перегона зависит от расположения маршрута на территории города и колеблется в пределах 300 – 700 м.

Остановочные пункты автобусов бывают постоянные, временные и по требованию пассажиров. Постоянные остановочные пункты устраивают в пунктах образования постоянного пассажирообмена со значительным числом принимаемых и высаживаемых в течение дня пассажиров, временные остановочные пункты – в местах, где пассажирообмен возникает или в определенные часы суток (у стадионов, театров), или в определенное время года (сезонные) . Остановочные пункты по требованию пассажиров делают в местах с малым, но периодически возникающим пассажирообменом. Конечные остановочные пункты (станции) устраивают на конечном пункте маршрута, где происходит смена автобусных бригад и контроль за работой автобусов.

Автобусными перевозками постоянно пользуются 60% граждан страны, проживающие в 120 населенных пунктах городского типа, а также в 754 сельских населенных пунктах. Автомобильным транспортом обеспечивается около 85% потребностей населения в городском и пригородном сообщении.

Общее количество выданных лицензий на осуществление пассажирских перевозок внутри Беларуси составляет 3400. Из них менее тысячи выданы предприятиям, остальные – индивидуальным предпринимателям. 

Перевозки пассажиров автобусами по регулярным маршрутам в городском, пригородном и междугородном сообщении осуществляются в основном автотранспортными организациями, подчиненными Министерству транспорта и коммуникаций (далее – организации Минтранса), и коммунальным унитарным предприятием «Минсктранс», подчиненным Минскому горисполкому. Доминирующее положение в этой сфере деятельности занимают организации Минтранса, на долю которых приходится 70,4% объема перевозок пассажиров и 71,2% пассажирооборота.

Ежедневно в Республике Беларусь организациями Минтранса и КУП «Минсктранс» выполняется более 53 тыс. рейсов и перевозится 3,76 млн. пассажиров.

Протяженность регулярных автобусных маршрутов составляет 229,9 тыс. км, в том числе городских маршрутов – 9,8 тыс. км (4,3%), пригородных – 97 тыс. км (42,2%), междугородных – 87,2 тыс. км (37,9%) и международных – 35,9 тыс. км (15,6%).

Организациями Минтранса и КУП «Минсктранс» обслуживается 4290 маршрутов, в том числе городских – 918, пригородных – 2688, междугородных – 623, международных – 61. Кроме того, перевозчиками негосударственной формы собственности в это время обслуживается 1177 маршрутов, в том числе городских – 553, пригородных – 413, междугородных – 166, международных – 45.

В Республике Беларусь по состоянию на 1 января 2019 г. эксплуатировалось 23050 автобусов. Основная доля автобусов сосредоточена в организациях Министерства транспорта и коммуникаций – 6707 единиц, что составляет 29% от общего количества.  

Анализ структуры автобусного парка Республики Беларусь показал, что в основном это автобусы белорусского производства: «МАЗ» – Минский автомобильный завод, «Неман» – Опытный завод «Неман» из Лиды и «Радимич» – Гомельский авторемонтный завод. Кроме того, в городах продолжают работать автобусы, купленные в 1990-е годы за рубежом: Икарус-260, Икарус-280 и другие автобусы европейских производителей. Также в Беларуси эксплуатируются автобусы российского производства – ПАЗ, КАвЗ.

Выручка от городских перевозок пассажиров не покрывает затрат, возникающих при их выполнении. Одной из причин такого состояния является низкий средний коэффициент использования пассажировместимости транспортных средств. Одной из причин низкого наполнения автобусов является их неоптимальная вместимость. Завышенная вместимость снижает средний коэффициент использования пассажировместимости или вызывает необходимость применения движения транспортных средств с большими интервалами, заниженная – повышает затраты за счет применения мене эффективных пассажирских транспортных средств, тем самым снижая качество пассажирских перевозок и увеличивая недовольство пассижиров. Движение транспортных средств с большими интервалами или слишком высокий коэффициент использования пассажировместимости снижают качество обслуживания пассажиров. Поэтому пассажировместимость единицы транспортного средства, применяемого на маршрутах перевозок в регулярном сообщении, подлежит оптимизации.

В качестве критерия оптимальности предлагается принять минимум целевой функции  Zч в виде суммы затрат Sп, возникающих при выполнении перевозок, и потерь пассажиров от ожидания транспортных средств на остановочных пунктах за определенный период времени Пп, например за 1 час:

Zч=Sп+Пп=minq, (3.1)

где q – значение вместимости транспортного средства, пасс.

Величина часовых потерь может быть описана формулой:

Sп=Sono, (3.2)

где So – величина затрат за один оборот транспортного средства на маршруте перевозок пассажиров;

no – число оборотов, совершаемых пассажирскими транспортными средствами на маршруте перевозок за 1 час.

Величина S может быть выражена формулой:

S=losкм+tosч, (3.3)

где   lo – длина оборота на маршруте, км;

sкм – затраты на 1 км пробега транспортного средства на маршруте;

to – длительность периода оборота на маршруте, ч;

sч - затраты на 1 час работы транспортного средства на маршруте.

Длина оборота определяется из характеристики маршрута.

На сегодняшний день транспортная инфраструктура является одной из наиболее важных составляющих, обеспечивающих жизнь городов и регионов. В связи с высокими темпами роста градостроительства во многих крупных населенных пунктах уже исчерпаны или близки к исчерпанию возможности дальнейшего развития улично-дорожной сети. Таким образом, с каждым годом все острее становится необходимость улучшения схем организации движения, оптимального планирования транспортных сетей и совершенствования системы маршрутов общественного транспорта.

В законодательстве Республики Беларусь пассажирская перевозка определена как производственный процесс, заключающийся в перемещении пассажиров на определенное расстояние с помощью различных транспортных средств. Автомобильный транспорт (автобусы) не требует значительных капиталовложений для открытия регулярного пассажирского сообщения, обладает большими провозными возможностями, но из-за высокого удельного энергопотребления, низких экологических характеристик сфера его применения в крупных городах должна ограничиваться. Альтернативой ему является наземный городской электрический транспорт (трамваи и троллейбусы), который в системе перевозок пассажиров транспортом общего пользования играет немаловажную роль. При этом уровень и качество транспортного обслуживания населения крупных современных городов определяются не каким-либо одним видом транспорта, а их разумной сочетаемостью и способностью дополнять друг друга. Согласно Государственной программе обеспечения городов республики наземным городским электрическим транспортом на 2009—2013 гг., утвержденной постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 28.05. 2009 г., городской электрический транспорт будет развиваться и усиливать свои позиции в области городских перевозок пассажиров наземным транспортом.

Задачи маршрутизации транспорта (Vehicle Routing Problems, VRP) – задачи комбинаторной оптимизации, в которых для парка транспортных средств, расположенных в одном или нескольких депо, должен быть определен набор маршрутов до нескольких отдаленных точек-потребителей.

Существует множество способов решения задачи маршрутизации транспорта в зависимости от ограничений.