Актуальність

     Розвиток міста і громадського транспорту взаємозумовлені. Удосконалення транспорту, у свою чергу, покращує умови розселення у нових житлових районах, робить доступними та зручними для людей нові місця прикладання праці та об'єктів культурно-побутового призначення.[1]
     Однією з найважливіших проблем сучасного містобудування є питання, пов'язані із забезпеченням транспортного обслуговування населення та організацією міського руху.
     Науково-обгрунтоване прогнозування розвитку будь-якого міста нині немислимо без глибокого опрацювання усіх питань, пов'язаних із забезпеченням пересувань людей в межах міста і приміських районів, що тяжіють до нього.[2]
     Міста мають бути раціональною комплексною організацією виробничих зон, житлових районів, мережі громадських і культурних установ, побутових підприємств, транспорту, інженерного устаткування і енергетики, що забезпечують найкращі умови для праці, побуту і відпочинку людей. Транспортна мережа складає планувальну основу міської території. Міста безперервно розвиваються: збільшується населення міст і розміри міських територій. Якщо в невеликих містах транспортне обслуговування населення здійснюється порівняно легко, то у великих воно значно ускладнюється. У великих містах не лише зростає кількість пересувань з ростом населення, але і збільшується дальність поїздки кожного пасажира, а також підвищується транспортна рухливість населення, тобто середня кількість поїздок, що здійснюються протягом року на транспорті одним жителем міста. Таким чином, у міру зростання міста зростає обсяг роботи пасажирського транспорту, все більш високі вимоги пред'являються до потужності транспортних систем, до швидкості і регулярності руху.

Огляд досліджень і результатів за темою магістерської роботи

     На початковій стадії розвитку великих міст, коли обслуговування населення в поїздках здійснювалося одним-двома видами міського пасажирського транспорту (ГПТ), транспортні проблеми вдавалося вирішувати вдосконаленням конструкції транспортних засобів (ТЗ), додатковим випуском рухомих одиниць на маршрути, розробкою нових видів ГПТ і технології перевезень. Управління на рівні узгодження було цілком достатнім і не викликало особливих труднощів.
     Істотний внесок в цьому напрямку досліджень внесли такі відомі вітчизняні і зарубіжні вчені, як Артинов А.П., Баркова Е.А., Брайловскій Н.О., Брегман Л.М., Давидович В.Г., Зільберталь А.Х ., Мальгін О.М., Піттель Б.Г., Стрельников А.І., Фаянс О.Г., Шацький Ю.А., Яворський В.В., Яковлєв Л.А., Доля В.К, Ігнатенко А.С., Бутько Т.В., Гаврилов Є.В., Говорущенко М.Я., Заблоцький Г.А., Штанов В.Ф., Нечаєв Г.І., Воркута А.І., Коцюк О. Я., Брайловській Н.А., Грановський Б.І., Кобозев В.М., Лопатин О.П., Самойлов Д.С., Сафронов О. О., Фішельсон М.С., З. Рюгер, Дж . Томлін, А.Дж.Вільсон, Ле Корбюзье, Т.Дж.Фратар та ін.

Проблема

     Побудова і оптимізація маршрутів на існуючій дорожній мережі у великих містах це насущне завдання. У Донецьку, наприклад, більше ста маршрутів громадського транспорту. Без використання інформаційних систем проаналізувати просто неможливо, оскільки оптимізувати треба увесь комплекс пасажирського транспорту - автобуси, трамваї, тролейбуси. Це завдання - найбільш складне організаційно, воно вимагає координації діяльності великої кількості організацій, що управляють ними. Завдання складне також і технічно, оскільки вимагає збору, систематизації і аналізу великого об'єму початкових даних.
     Засоби для інформації про дороги, маршрути, розкладаи в картографічному поданні існують в Інтернеті вже 10 років. І при цьому склалася парадоксальна ситуація практичної відсутності інформаційних послуг для масового споживача. Інвестори і комерційні компанії зацікавлені в наданні сервісів на основі просторової інформації. Цей ринок їм дуже цікавий, але він не. розвивається через невизначеність правового поля, неможливість прорахувати ризики.
     Тільки останнім часом ситуація почала змінюватися під тиском популярності зарубіжних проектів. Почали розвиватися аналогічні вітчизняні сервіси. Але поки вони далекі від того, що потрібно споживачам. А потрібні актуальні карти доріг для планування поїздок, плани вулично-дорожньої мережі, маршрутів громадського транспорту, схеми організації руху.[3]

Мета роботи

     Створення електронної карти пасажирських транспортних маршрутів міста Донецька.

Об'єкт дослідження

      Схеми пасажирських транспортних маршрутів і вулично-дорожня мережа міста Донецька.

Завдання

     1. Аналіз транспортної інфраструктури міста Донецька:
          • характеристика міського пасажирського транспорту;
          • існуюча нормативно-правова база регулювання у сфері пасажирського транспорту.
     2. Оцінка ефективності функціонування міського пасажирського транспорту:
          • щільність маршрутної мережі;
          • маршрутний коефіцієнт;
          • розгалуженість маршрутних схем міського транспорту;
          • протяжність підходу до зупинок;
          • класифікація існуючих маршрутів.
     3. Транспортне районування;
     4. Побудова геоінформаційної системи транспортної мережі пасажирського транспорту міста.

Наукова новизна

     Застосування нового програмного забезпечення (GIS - додаток pgRouting) для створення електронної карти пасажирського транспорту з метою раціонального використання земель транспортної інфраструктури міста Донецька, що у свою чергу дозволяє оптимізувати схеми пасажирських транспортних маршрутів.
     Практична реалізація створення такого програмного продукту дозволить автоматично знаходити найбільш зручні маршрути, розраховувати час, необхідний для їх подолання, обрати відповідний транспортний засіб, наявний в розпорядженні тощо.

Короткий виклад результатів роботи

     Міська транспортна політика у сфері пасажирського транспорту грунтується на Законах України «Про місцеве самоврядування в Україні», «Про транспорт», «Про автомобільний транспорт», «Про міський електротранспорт», «Про дорожній рух», «Про державні соціальні стандарти і державні соціальні гарантії», «Стандарти роботи міського пасажирського транспорту і вимог до рухомого складу», постановах Кабінету Міністрів України «Про затвердження Правил надання послуг пасажирського автомобільного транспорту» від 26.09.2007р. № 1184, «Про Затвердження Порядку проведення конкурсу на перевезення пасажирів автомобільним транспортом» від 29.01.2003р. № 139, нормативних актах органів місцевого самоврядування, чинних нормативних актів України, регулюючих стосунки у цій сфері.
     Система міського пасажирського транспорту м. Донецька включає автобус, тролейбус і трамвай.
     Нині в м. Донецьку створена мережа міських автобусних, трамвайних і тролейбусних маршрутів, затверджена рішенням виконкому Донецької міськради від 29.12.2002р. № 647, яка налічує 157 маршрутів, з яких 10 трамвайних, 18 тролейбусних і 129 автобусних маршрутів.
     Її загальна довжина складає 1733 км. На маршрутній мережі є більше 500 зупинок громадського транспорту.[4]
     Для оцінки міського пасажирського транспорту в роботі використовувалися наступні матеріали:
     - рішення виконкому Донецької міськради від 29.12.2002р. № 647 «Про затвердження переліку маршрутів руху міського пасажирського транспорту загального користування, розклад (графіків) руху транспорту усіх форм власності і необхідної кількості транспортних засобів для їх обслуговування» із змінами і доповненнями;
     - рішення від 22.10.2008 р. №440 «Про організацію роботи по вдосконаленню маршрутів міського пасажирського транспорту»;
     - «Концепція розвитку міського пасажирського транспорту в місті Донецьку на період до 2020 року» від 02.11.2007р. № 14/1;
     - перелік міських маршрутів на 2010 рік;
     - схеми тролейбусних маршрутів;
     - схеми трамвайних маршрутів;
     - схеми деяких автобусних маршрутів,
     Оскільки вдосконалення маршрутної системи дуже складний і трудомісткий процес, він практично неможливий без застосування економіко-математичних методів і ЕОМ.
     На першому етапі для аналізу транспортної інфраструктури міста я керувалася наступною класифікацією автобусних маршрутів (мал. 1):

     Вилучимо першу гілку даної класифікації, тому що розглядаються винятково міські маршрути. До міських належать маршрути, що проходять у межах міста (іншого населеного пункту). По характеру маршрути можуть бути маятниковими й кільцевими (мал.2).

     Маятниковим називають такий маршрут, при якому шлях проходження рухомого складу в прямому й зворотному напрямках, проходить по одній і тій же трасі.
     Кільцевим називається такий маршрут, при якому шлях проходження становить замкнений контур.
     При виконанні міських перевезень поняття маршруту відповідає ділянці вулиць або доріг, якими здійснюється регулярний рух від початкової до кінцевої зупинок.
     Маршрути, залежно від їхнього розташування на території обслуговування району, розділяються на:
     • діаметральні, що з'єднують периферійні райони міста, які проходять через центр;
     • радіальні, що з'єднують периферійні райони міста з центральною його частиною;
     • напів діаметральні, що проходять через центр і міські райони, але не діаметрально розташовані;
     • кільцеві;
     • тангенсальні, що з'єднують окремі периферійні райони і не проходять через центр;
     • вильотні, що виходять за межі обслуговуючого району, але за характером відповідні основним маршрутам міської транспортної мережі;
     • периферійні (мал.3).

     Маршрути руху розбиваються на перегони. Перегоном називається ділянка маршруту між двома суміжними зупинними пунктами. Довжина перегонів на міських маршрутах приймається рівною 300 - 700 метрів.
     Зупинкові пункти поділяються на:
     • кінцеві (на початку і в кінці маршруту);
     • проміжні.
     Проміжні, у свою чергу, можуть бути:
     • постійними - у пунктах з постійним і достатнім пасажиропотоком;
     • тимчасовими, коли пасажиропотік непостійний у часі за годинами доби - близько театрів, концертних залів, стадіонів - або за сезонами року - у курортних районах влітку біля пляжів, визначних пам'яток і т.д.;
     • на вимогу пасажирів на перегонах значної протяжності в пунктах, де є незначний, але періодично виникаючий пасажиропотік.[5]
     Для оцінки досконалості маршрутної мережі вивчені спеціальні показники:
     1. Маршрутний коефіцієнт () характеризує розгалуженість маршрутної мережі - відношення суми довжини всіх маршрутів(,м), до суми довжин усіх вулиць і проїздів (,ул.), по яких проходять маршрути пасажирського транспорту:

     Маршрутний коефіцієнт показує, скільки в середньому маршрутів проходить по кожній ділянці мережі, і характеризує зразкову кількість напрямків, в яких пасажир може їхати з кожної точки мережі. Чим він вищий, тим більше зручностей для пасажирів. Для добре розвиненої транспортної мережі міст він дорівнює = 2 – 3,5, а для слаборозвиненої мережі = 1,2 – 1,3.
     Автобусна транспортна мережа характеризується щільністю (), тобто насиченістю території міста лініями автобусного транспорту:

де: - площа міста, км²
     Чим вище щільність мережі, тим менше витрати часу пасажирів на підхід до зупинок. Для великих міст = 2 – 2,5 км/км², а для центральних районів міста =5–7 км/км².
     Протяжність підходу до зупинок визначається:

где: – протяжність перегону, відстань між зупинними пунктами.

     На підставі цього аналізу можна зробити такі висновки:
     - маршрутный коефіцієнт для міста Донецька = 1,79
     - щільність транспортної мережі міста Донецька =2,7
     - для центральної частини міста =6,1
     - = 0,2 км
     - для скорочення часу на підхід треба збільшувати () і зменшувати (). Але треба врахувати, що збільшення () дозволяє розосередити пасажиропотік, а зменшення () – знизити швидкість руху автобуса і збільшити час доставки пасажирів до місця призначення.

     2. Розгалуженість маршрутних схем міського пасажирського транспорту визначається коефіцієнтом ():

     - сумарна протяжність маршрутів міського транспорту, км;
     - протяжність маршруту одного виду транспорту.
     Розгалуженість повинна знаходитись в межахх 2-4. При значеннях > 4 – дуже велика розгалуженість і низька насиченість транспортними засобами. При значеннях < 2 – погано поєднані маршрути, погана взаємодія різних видів транспорту.[6]
     Розгалуженість маршрутної мережі м. Донецька становить 2,1, що, в цілому, задовольняє теоретичним даними.
     Наступний етап роботи передбачає створення безпосередньо самої електронної мапи міського пасажирського транспорту із застосуванням ГІС технологій.
     ГІС є оптимальною платформою для комплексних рішень у сфері транспорту. Транспортні системи з їх територіального розподілу - ідеальний об'єкт автоматизації за допомогою геоінформаційних систем. Просторова складова є природною основою інтеграції завдань управління транспортною інфраструктурою, розрахункових завдань, завдань оперативного управління, навігації тощо.[7]
     Оскільки вдосконалення маршрутної системи вельми складний і трудомісткий процес, він практично неможливий без застосування економіко-математичних методів і ЕОМ. Так, маршрутну систему можна представити моделлю, що складається з двох частин, : топологічної схеми і переліку маршрутів. Топологічна схема є плоский граф з вершинами в мікрорайонах населеного пункту і транспортними зв'язками між мікрорайонами, що характеризуються відстанню і часом повідомлення.
     Граф доріг - це цифрова векторна карта, що складається з топологічно пов'язаних дуг і вузлів, місце розташування і властивості яких із заданою точністю і повнотою передають маршрути і організацію руху наземного транспорту.[8]
     Для побудови топологічної схеми населені пункти розбиваються на мікрорайони з урахуванням, принаймні, двох основних вимог: пішохідної доступності маршрутів усередині мікрорайону і його відносну відособленість. У кожному мікрорайоні обирається Центр, як правило, збігається з перетином транспортних ліній.
     Перелік маршрутів повинен містити по кожному з них інформацію про трасу руху (у вигляді послідовного перерахування номерів мікрорайонів, через які він проходить), довжину маршруту як суму довжин відповідних ділянок топологічної схеми, часу руху по ділянках топологічної схеми від початкового до кінцевого пункту (мікрорайону), а також про середню місткість автобусів по маршрутах, числі їх і інтервалах руху.
     Створення бази цих маршрутів пасажирського транспорту з топологічною схемою дорожньої мережі - гарна основа і для підготовки традиційних мап транспорту, і для створення інтерактивних інформаційних систем для населення.
     Тут слід також зазначити, що засоби аналізу, наявні в ГІС, дозволяють не тільки прокладати маршрути по існуючій вулично-дорожньої мережі (УДС), але й оцінювати ефективність самої цієї мережі. Критерієм оптимальності маршрутизації є мінімум витрат часу на трудові поїздки, складові з втрат часу на підхід до зупинного пункту і відхід від нього, очікування транспорту, власне поїздку і пересадку з одного виду транспорту або маршруту на інший.[9]
     Для другого етапу виконання роботи використовувались наступні матеріали:
     • карта м. Донецька масштабу 1:10000 (растрове зображення);
     • векторизований шар вулично-дорожньої мережі міста (лінійний шар):
     • схеми пасажирських маршрутів міського пасажирського транспорту (початкові дані у виді).
     Далі поетапно виконується векторизація наступних шарів:
     • схеми маршрутів міського пасажирського транспорту (мал.1.3);

     • мережа зупиночних пунктів (точковий шар);
     • транспортне районування (полігональних шар).

     Векторизація шарів виконується в ГІС додатку ArcView 3.1 додатку.
     При попередньому, а потім при остаточному проектуванні транспортної мережі треба виходити з рішення основного завдання: забезпечення найкоротших і найбільш зручних зв'язків для пасажирського транспорту між найважливішими зонами тяжіння. [1]
     Структурою створюваної мережі є безліч можливих маршрутів, можливість використання різних видів транспорту. Таким чином, при побудові даної схеми повинні вирішуватися два основні завдання:
     • визначення маршруту між двома точками;
     • визначення оптимального порядку проходження проміжних точок.
     Побудова маршрутної системи міського пасажирського транспорту проводиться поетапно з використанням електронно-обчислювальної техніки і послідовним наближенням до раціонального вирішення методом звернення за схемою «людина - ЕОМ», що забезпечує їх оптимізацію за відповідними параметрами та облік неформальних критеріїв та факторів.

Висновок

     У роботі вивчені організаційні системи та їх моделі, розглянуто метод концептуального проектування організаційних систем і концепція їхнього синтезу в аспекті розвитку транспортної системи області.При вивченні організаційних систем використано метод системного аналізу з точки зору трьох підходів: системно-орієнтованого, структурно-функціонального та динамічного. Проведена оцінка ефективності функціонування міського пасажирського транспорту.
     Грунтуючись на аналізі транспортної інфраструктури міста Донецька, з огляду на існуючу нормативно-правову базу регулювання у сфері пасажирського транспорту, розроблено комплексний підхід,надання схеми руху міського пасажирського транспорту із застосуванням математичного моделювання.
     Таким чином, в моїй магістерській роботі планується розробка нового програмного забезпечення (GIS-додаток pgRouting) для створення електронної мапи пасажирського транспорту з метою раціонального використання земель транспортної інфраструктури міста Донецька,що в свою чергу дозволить оптимізувати схеми пасажирських транспортних маршрутів, яка використовувує єдину технологію введення, обробки,оформлення і поновлення просторової інформації.Це значно полегшить збір, систематизацію та аналіз великого обсягу вихідних даних, що особливо актуально в міру зростання кількості пасажирського транспорту, більш високих вимог до швидкості і регулярності рухів.
     Результати роботи можна використовувати на практиці для підготовки традиційних мап транспорту, і для створення інтерактивних інформаційних систем для населення, також для забезпечення чіткого і безперебійного транспортного обслуговування населення.

Перелік використаної літератури

     1. Брайловскій Н.О., Грановський В.П. Моделювання транспортних сістем// М.: Транспорт, 1978.- 125с.
     2. Все про міський транспорт [Електронний ресурс] - http://transport-city.ru
     3. Геоінформаційні технології [Електронний ресурс] - http://www.mosmap.ru/stat/gis-i-transport.shtml
     8. «Концепція розвитку міського пасажирського транспорту в місті Донецьку на період до 2020 року» від 02. 11. 2007р. № 14/1 [Електронний ресурс] - http://passtrans.dn.ua/concepcia.php
     5. Усиченко Н.Г. Організаційно-економічні засади регулювання системи міського пасажирського транспорту [Електронний ресурс]/ С.-Петерб. держ. ун-т - http://creditseu.com/science/index_science.htm
     6. Організація дорожнього руху в містах. Методичний посібник під ред. Ю. Д. Шелкова// М.: Транспорт, 1995. - 98c.
     7. Степура М.Г. Архітектура і будівництво №6 (205) Архітектура і будівництво - роль і значення транспортно-громадських центрів у структурі великих міст [Електронний ресурс] 2009 г.- http://www.ais.by/story/2802
     4. Автобусні маршрути і лінійні споруди [Електронний ресурс] - http://autodelo.narod.ru/content/4_3/4_3_4.htm
     9. КБ Панорама(ТМ) геоинформаційні технології-ГІС та геоінформаційні технології. Геодезія. Картографія. Навігація - граф доріг [Електронний ресурс] - http://www.gisinfo.ru/support/tehno.htm