Влияние пересадочной модели перевозки пассажиров городским транспортом на необходимое количество автобусов и эксплуатационные затраты

Маршрутной системой - называют увязанную территориально и во времени, совокупность маршрутов всех и отдельных видов городского пассажирского транспорта, обслуживающих городские перевозки в пределах заданной транспортной сети. Под территориальной связанностью маршрутной системы понимается согласованное размещение в плане города маршрутов.

Необходимо отметить, что при проектировании маршрутных систем построение отдельных маршрутов производится таким образом, чтобы их количества и протяженность составляло минимальное значение. Подобный подход позволяет минимизировать количество подвижного состава, используемого на линии, а также минимизировать эксплуатационные затраты.

Одновременно с этим, пользователи общественного транспорта, предъявляют к маршрутной системе несколько иные требования. По их мнению, маршруты транспорта общего пользования должны обеспечивать беспересадочное сообщение между всеми районами города, при минимальном интервале движения на них подвижного состава.

Таким образом, между перевозчиком и пассажиром, возникают две, прямо противоположных цели, в осуществлении транспортного процесса. Учитывая это, заказчик перевозочного процесса, в лице администрации города, заинтересован в удовлетворении потребностей пассажиров и операторов, с минимальным субсидированием данного вида деятельности.

Стоит подчеркнуть, что вопросами проектирования маршрутных систем в Российской Федерации начались заниматься еще в середине XIX века, когда в Москве и Санкт-Петербурге появились первые виды пассажирского транспорта. Однако всерьез проблему проектирования оптимальной маршрутной системы стали изучать в начале 30-х годов XX столетия, в период индустриализации городов и активного

EDN GPWCVD развития пассажирского транспорта общего пользования.

Наиболее ранними работами в данном направлении, можно считать исследования А. Х. Зильберталя [1], Н. Н. Закутина [2], А. П. Александрова [3], А. А. Полякова [4], С. Г. Писарева [5] и других. В советский период времени, при проектировании маршрутов стремились минимизировать количества пересадок, что непосредственным образом сказывалось на схеме перевозки пассажиров. Основные принципы проектирования маршрутных систем, которые используются до сих пор изложены в работе [6] и звучат они следующим образом:

• -    каждый маршрут в отдельности должен связывать по возможности кратчайшим путем отдельные пассажирообразующие пункты города (промышленные предприятия, вокзалы, пристани, парки, стадионы, центр города, жилые районы);

• -    маршрутную систему следует проектировать с учетом обеспечения высокой степени беспересадочности сообщения по городу;

• -    конечные пункты маршрутов должны размещаться, как правило, вне центральной части города, так как они требуют для своей организации свободных площадей;

• -    число маршрутов следует проектировать, исходя их потребности пассажиров в бес-пересадочности сообщения, с учетом количества подвижного состава;

• -    при проектировании маршрутов необходимо стремится к достижению равномерной загруженности подвижного состава по длине;

• -    при наличии двух и более видов пассажирского транспорта маршрутная система должна быть единой.

Вместе с этим, до начала 90-х годов XX столетия, в структуре перемещений по территории города преобладал пассажирский транспорт общего пользования. Его доля в крупных и крупнейших городах достигала значений в 90%. Рост уровня автомобилизации населения, а также появление средств индивидуальной мобильности, отрицательным образом сказались на объеме пассажирских перевозок. Одновременно с этим, на маршрутах городского транспорта значительным образом снизились пассажиропотоки. Подобный процесс привел к отсутствию целесообразности использования автобусов большого и особо большого класса на маршрутах городского транспорта.

В городах западной и центральной Европы, достаточно давно перешли на пересадочную модель перевозки пассажиров, которая позволяет минимизировать время ожидания авто- буса на остановки. На постсоветском пространстве данная модель построения маршрутной системы практически не использовалась. Исключения составляют системы Москвы с развитым метрополитеном и Санкт-Петербурга, где автобусные маршруты выступают в качестве подвозящего вида транспорта. В зарубежной литера- туре использовании системы магистральных (trunk) и подвозящих (feeder) маршрутов более детально описано в работах [7, 8].

Учитывая вышесказанное, для решения проблем в эксплуатации автобусного транспорта в городах России, как указывает ряд специалистов, необходим переход на пересадочную модель перевозки. Однако вопросы эффективности подобного перехода на данный момент остаются мало изученными.

Материалы и методы исследования

Для оценки эффективности пересадочной модели перевозки пассажиров, автор данной работы разработал новые маршрутные схемы для двух городов с различной численностью населения (Ханты-Мансийск и Нижний Тагил). При этом перемещение между всеми районами вышеупомянутых городов, в соответствии с разработанными схемами, может осуществляться максимум с одной пересадкой.

На основе разработанных схем маршрутов, по двум указанным городам были проведены расчеты необходимого количества по- движного состава различного класса. Для этого использовались следующие формулы (1) и (2):

Ч инв.] — X Q i ,

Q i ^—

^ тахГ^об ^ вч n_f        ,

где Q_UHB .j — общее количество подвижного состава, необходимого для обслуживания j -го варианта маршрутной системы, ед;

Qi - необходимо количество подвижного состава, необходимого для обслуживания i-го маршрута в часы пик, ед;

• t _o g - время движения автобуса за один кругорейс, ч.;

• ^ maxi — мощность пассажиропотока в максимально нагруженном сечении i -го маршрута, пасс./ч. в одном направлении;

Квч - коэффициент внутричасовой неравномерности распределения пассажирского потока;

• & i - средняя номинальная вместимость подвижного состава, пасс.

В рамках данной работы, расчет количества подвижного состава производился для двух вариантов маршрутной системы: существующей спроектированной для поездок с минимальным числом пересадок (беспересадочная схема), а также проектируемой системы с учетом пересадок (пересадочная схема). Кроме того, дополнительные расчеты были проведены по четырем отдельным классам подвижного состава, для автобусов: особо малого, малого, среднего и большого класса. Принятые марки автобусов и их вместимость указана в таблице 1.

Таблица 1 – Габаритные размеры и вместимость подвижного состава различного класса

Класс подвижного состава	Габаритные размеры, м.	Вместимость, пасс.	Принятая марка ПС	Принятая вместимость
Особо малый класс	До 6	8-13	ГАЗ-3221	13
Малый класс	6 -7,5	18 – 35	Isuzu А-092	35
Средний класс	8-9,5	35 – 50	МАЗ-206	45
Большой класс	10,5 – 12	70 -110	МАЗ-203	82

Рисунок 1 – Пример разделения территории города Нижний Тагил на транспортные районы

Следует уточнить, что использование пересадочной модели перевозки может потребовать от пассажира использование двух отдельных маршрутов, что увеличивает общее время ожидания автобусов. В этой связи необходимо понимание общего времени поездки пассажиров в различных моделях перевозки. Учитывая это, в процессе расчета необходимого количества подвижного состава использовались различные интервалы движения автобусов на линии от 2 до 14 минут.

Еще одним фактором, который может оценить эффективность введения пересадочной модели перевозки пассажиров по территории города, является общее время поездки. Для ее расчетов использовались формулы (3-5):

^перемГПТ   £ ^ож + £ ^пер + £ ^поез, (3) 1м/„ ьож    ^пер      / 2, (4) 60-in •-поез      v , (5) где ^перемгпт — общее время перемещения пассажира, мин.;

• £    С_ож - время ожидания подвижного состава на остановке, мин.;

• £    С пер — суммарное время необходимое пассажиру для пересадки с маршрута на маршрут, мин.;

• £    С_поез — суммарное время поездки всеми маршрутами в процессе перемещения пассажира по городу, мин.;

• 1 м - маршрутный интервал движения подвижного состава, мин.

• ^ _поез — время поездки в процессе перемещения пассажира по городу, мин.;

• 1 п - дальность поездки пассажира, км.;

• V    - скорость сообщения подвижного состава на маршруте, км/ч.

Для оценки времени перемещения по городу Нижний Тагил, были выделены 20 отдельных транспортных районов (рисунок 1).

В процессе исследования, автор проводил расчеты времени сообщения между всеми

20 выбранными транспортными районами. Город Ханты-Мансийск несколько меньше по численности населения и площади занимаемой территории. Поэтому здесь, были выделены 10 отдельных транспортных районов.

Улучшение качества услуг, предоставляемое транспортными предприятиями, с одной стороны привлекает пассажиров, а с другой может быть причиной увеличения эксплуатационных затрат. Рост себестоимости перевозок необходимо компенсировать с помощью увеличения стоимости проезда или субсидирования работы со стороны заказчика перевозки, а именно администрации города. На основании этого, необходимо оценка эксплуатационных затрат транспортных предприятий, в случае перехода на пересадочную схему маршрутной сети.

В рамках данной работы была произведена оценка стоимости затрат для различных классов подвижного состава, в условиях пересадочной и беспересадочной схем маршрутной системы. Для расчета эксплуатационных затрат использовалась следующая формула (6):

C₃ .j = S4J • q_pac._b (6) где C ^.j - эксплуатационные затраты автотранспортного предприятия на работу подвижного состава в час пик, для j -го варианта обслуживания пассажиров, руб.;

S₄j - часовая стоимость работы подвижного состава i -го класса (смотрим данные таблицы 2), руб./час;

Q pac.i — необходимое количество подвижного состава i -го класса для работы на всех маршрутах в час пик, ед.

Таблица 2 – Часовая стоимость работы подвижного состава разного класса

Марка подвижного состава	Вместимость, пасс.	Часовая стоимость работы подвижного состава 5 ч.; в ценах 2018 г., Белор. руб./ч	Часовая стоимость работы подвижного состава 5 ч.; в ценах 2025 г., Рос. руб./ч
ГАЗ-3221	13	7,87	332,93
ГАЗ-A64R42	22	9,3	393,42
Isuzu А-092	35	10,53	445,46
МАЗ-206	45	11,59	490,30
МАЗ-203	82	12,52	529,64

Среднее время сообщения пассажиров, мин.

Рисунок 2 – Расчетное количество автобусов различного класса необходимое для обслуживания маршрутной системы города Нижний Тагил в существующих условиях при различном интервале движения на линии (беспересадочная модель)

Для упрощения расчетов, в качестве часовой стоимости работы автобусов были приняты данные из источника [9]. Следует учитывать, что вышеуказанный источник, приводит значение часовой стоимости в Белорусских рублях на 2018 год. Учитывая это, автор перевел эти цены в современные Российские рубли, с учетом курса валют и индекса изменения себестоимости перевозки. В рамках данного исследования

1 Белорусский рубль равен 27,17 Российских рублей, а индекс изменения себестоимости перевозки принят в размере 1,557 [10].

Полученное соотношение позволило рассчитать часовую стоимость работы автобусов в Белорусских рублях 2018 года, а также Российских на текущий 2025 год. Полученные в результате расчетов данные представлены в таблице 2.

Результаты исследования

Исследование проведенные автором показали, что снижение интервалов движения между автобусами для существующих схем проектирования маршрутных систем, а именно направленных на минимизацию пересадок, одновременно со снижением среднего времени сообщения пассажиров, ведут к росту необходимого количества подвижного состава, используемого на линии (смотрим рисунок 2). При этом видно, что по мере снижения интервала движения, разница в количестве подвижного состава различного класса постепенно снижается.

Как видно из рисунка 2, в городе Нижний Тагил, при интервале движения автобусов на маршруте в размере 2 минут, потребуется 2341 единица подвижного состава малого, среднего или большого класса. Автобусов особо малого класса в этом случае потребуется 2465 единиц, что на 5% больше, чем подвижного состава других классов. Примечательно, что снижение интервала движения автобусов особо малого класса в размере более 10 минут, приводит к тому, что пассажиропоток практически на всех маршрутах начинает превышать провозную способность подвижного состава. Поэтому на рисунке 2, кривая для автобусов малого класса прерывается на значении 39,9 минуты.

Переход к пересадочной модели проектирование маршрутных систем для города Нижний Тагил, позволяет минимизировать количество организуемых маршрутов, а также снизить количество автобусов, эксплуатируемых на линии (смотрим рисунок 3).

Среднее время сообщения пассажиров, мин.

Рисунок 3 – Расчетное количество автобусов различного класса необходимое для обслуживания маршрутной системы города Нижний Тагил в проектируемых условиях при различном интервале движения на линии (пересадочная модель)

Из рисунка 3 видно, что пересадочная модель перевозки позволяет существенно снизить количество используемого подвижного состава, а особенно большого класса. В данной модели, снижение количества используемых маршрутов приводит к росту пассажиропотоков на отдельных маршрутах, что усложняет их обслуживание автобусами малого класса. Как показали исследования автора, в таких условиях, для удовлетворения потребности пассажиров, необходимо организовывать движение автобусов особо малого класса с интервалами 1 – 3 минуты, в зависимости от маршрута. Большие интервалы движения приводят к перегрузке подвижного состава, а часть пассажиров просто не могут осуществлять посадку в салон и должны ожидать следующего автобуса. Аналогичные закономерности можно наблюдать для автобусов малого и среднего класса, с той лишь разницей, что здесь критическим можно считать интервалы в размере 6 – 8 минут.

Как видно из рисунков 2 и 3, в обоих вариантах проектирования маршрутных систем, для обслуживания пассажиров, меньше всего подвижного состава требуется в условиях эксплуатации больших автобусов, которые фактически имеют большую вместимость. Поэтому проведем сравнение различных моделей перевозки на их примере (смотрим рисунок 4).

Рисунок 4 – Сравнение расчетного количества автобусов большого класса необходимого для обслуживания маршрутной системы города Нижний Тагил в проектируемых и существующих условиях

Среднее время сообщения пассажиров, мин.

Рисунок 5 – Сравнение расчетного количества автобусов большого класса необходимого для обслуживания маршрутной системы города Ханты-Мансийск в проектируемых и существующих условиях

Как видно из рисунка 4, переход на пересадочную модель перевозки, позволит снизить количество используемого подвижного состава большого класса практически в 2 раза (с 1322 до 2341 единиц). Особенно это касается условий, когда необходимо минимизировать времени поездки пассажира (32,8 минуты в среднем). Вместе с этим, если принять равное количество подвижного состава для обоих моделей перевозки (например, 1322 автобуса), использование пересадочной схемы перевозки позволяет снизить на 1,5 – 2 минуты времени сообщения пассажира.

Стоит отметить, что город Нижний Тагил является достаточно крупным промышленным центром Свердловской области, где проживает около 350 тысяч жителей. Однако в городе Ханты-Мансийске с численностью населения более 110 тысяч жителей, переход на пересадочную модель перевозки позволяет снизить необходимое количество автобусов при ряде условий более существенно (смотрим рисунок 5).

В тех случаях, когда необходимо одновременно минимизировать время сообщения пассажира и количество эксплуатируемого подвижного состава, пересадочная модель перевозки наиболее эффективна для городов с численностью населения менее 250 тысяч жителей. Как видно из рисунка 5, в городе Ханты-Мансийске при выполнении вышеуказанных требований, в условиях беспересадочной модели перевозки потребуется 692 автобуса, а в пересадочной 206, или в 3,5 раза меньше. Однако увеличение интервалов движения между подвижным составом на маршруте, а, следовательно, и рост среднего времени поездки, снижает разницу в количестве необходимого количества, между пересадочной и беспересадочной моделями перевозок.

Стоит отметить, что автобусы различного класса имеют разную стоимость работы. При этом чем выше класс подвижного состава и его вместимость, тем выше стоимость работы. Учитывая это, автор провел отдельные расчеты в части эксплуатационных затрат.

Исследование эксплуатационных затрат показали, что в существующих условиях, беспересадочной модели перевозки, оптимально использовать подвижной состав особо малого класса, особенно если необходимо минимизиро- вать среднее время сообщения пассажира (смотрим рисунок 6). При этом видно, что в аналогичных условиях, использование больших автобусов обходится в 1,5 раза дороже.

Однако по мере увеличения интервалов движения подвижного состава, себестоимость перевозок постепенно снижается. При среднем времени поездки пассажира в 36 минут, эксплуатационные затраты для всех классов автобусов практически сравниваются. По мере увеличения времени сообщения, снижается себестоимость перевозки автобусами малого, среднего и большого класса. Так при среднем времени сообщения в 40 минут, автобусы большого класса обходятся в 1,8 раза дешевле, чем особо малого класса.

Среднее время сообщения пассажиров, мин.

Рисунок 6 – Расчетные затраты на эксплуатацию автобусов различного класса необходимые для обслуживания маршрутной системы города Нижний Тагил в существующих условиях при различном интервале движения на линии (беспересадочная модель)

Переход на пересадочную модель перевозки, существенным образом меняет эксплуатационные затраты, особенно это касается автобусов большого класса. В условиях минимальных интервалов, когда среднее время сообщения пассажира составляет 33,6 минуты, использование автобусов особо малого класса обходится на 66% дороже, чем малого, среднего и большого классов. При этом по мере роста времени сообщения пассажиров, себестоимость перевозки постепенно снижается. Исключение составляет особо малый класс, здесь снижение интервалов движения проводит к тому, что провозная способность подвижного состава перестает отвечать объемам пассажирского спроса. Поэтому уменьшать количества автобусов для того класса подвижного состава нельзя.

Как видно из рисунка 7, в тех случаях, когда необходимо минимизировать эксплуатационные затраты, пересадочная схема подходит больше всего. Так автобусы большого класса в данной модели перевозки, будут обходится на

80% дешевле чем среднего класса, и в 2 раза дешевле, чем малого класса.

Примечательно, что в условиях беспересадочной модели перевозки пассажиров в городе Нижний Тагил, при минимальных интервалах движения подвижного состава экономически эффективно автобусы особо малого класса. Однако по мере роста времени поездки, более рентабельно использование автобусов большого класса. Поэтому беспересадочная схема маршрутной сети сравнивалась с пересадочной моделью перевозок, как для варианта с автобусами особо малого класса, так и большого класса. Для пересадочной модели был выбран только большой класса автобусов, как наиболее экономичный вариант (рисунок 8).

При минимальных интервалах движения, в условиях, когда необходимо снизить время сообщения пассажиров, пересадочная схема маршрутной сети требует эксплуатационных затрат в размере 700.000 рублей. Это на 15% дешевле, чем использовать автобусы особо ма- лого класса в беспересадочной схеме маршрут- ной сети.

Среднее время сообщения пассажиров, мин.

Рисунок 7 – Расчетные затраты на эксплуатацию автобусов различного класса необходимые для обслуживания маршрутной системы города Нижний Тагил в проектируемых условиях при различном интервале движения на линии (пересадочная модель)

Рисунок 8 – Сравнение расчетных затрат на эксплуатацию автобусов маршрутной системы города Нижний Тагил в проектируемых и существующих условиях

По мере роста интервалов движения между подвижным составом на линии, увеличивается среднее время сообщения пассажира, а также снижаются эксплуатационные затраты. При среднем времени сообщения в 36,8 минут, пересадочная схема маршрутной сети обойдется транспортным предприятиям в 96.000 рублей, что в 2,5 раза меньше, чем использование беспересадочной модели перевозки.

Аналогичный сравнения по городу Ханты-Мансийску представлены на рисунке 9.

Как видно из рисунка 9, минимизация интервалов движения между автобусами на маршруте, позволяет снизить среднее время сообщения пассажиров до 24,5 минут. В подобных условиях, эксплуатационные затраты предприятий на обслуживание пересадочных маршрутов составят 109.000 рублей. Это в 2 раза меньше, чем аналогичные затраты предприятий на обслуживание беспересадочной схемы маршрутов, при использовании автобусов особо малого класса.

Любопытно, что по мере увеличения среднего времени сообщения пассажира, эксплуатационные затраты предприятий постепенно снижаются. Однако разница в эксплуатационных затратах пересадочной и беспересадочной схемы маршрутной сети практически не меняется.

Среднее время сообщения пассажиров, мин.

Рисунок 9 – Сравнение расчетных затрат на эксплуатацию автобусов маршрутной системы города Ханты-Мансийск в проектируемых и существующих условиях

Заключение

По результатам проведенных расчетов можно сделать следующие выводы.

Проектирование маршрутной системы на основе пересадочной модели перевозки пассажиров, позволяет уменьшить количество организуемых маршрутов, по сравнению с беспересадочной моделью. Это ведет к росту значений пассажиропотоков на отдельных маршрутах, а также эффективному применению автобусов с большей вместимостью.

Переход на пересадочную модель перевозок приводит к снижению количества используемых на линии автобусов в 2 – 3,5 раза, без снижения среднего времени сообщения пассажира по территории города. Это позволяет минимизировать эксплуатационные затраты, а также необходимую численность водительского состава. В зависимости от численности населения города, а также принятых интервалов движения между автобусами, пересадочная модель перевозки обходится на 15 – 100% дешевле, чем использование беспересадочной маршрутной системы.

Переход на пересадочную схему, позволяет снизить среднее время поездки пассажира на 1,5-2 минуты, в том случае если в том и другом варианте используется равное число маршрутов.

Таким образом, в современных условиях, когда в городах Российской Федерации наблюдается ежегодное снижение объема перевозки пассажиров, а дефицит водительского состава не позволяет организовывать маршруты с оптимальными интервалами движения, необходим переход на проектирование маршрутных систем на основе пересадочной модели перевозки.