Применение
имитационного моделирования на стадии
проектирования транспортного узла
(проект
нового автовокзала в Риге)
В статье
рассматривается пример применения имитационного моделирования на стадии
планирования сложного транспортного узла – Рижского автовокзала. Модель конструировалась
для анализа предлагаемого проекта нового терминала.
Исследуя проблемы транспортных узлов с целью выработки
конкретного решения необходимо учитывать, что проведение практического
эксперимента в градостроительстве зачастую является невозможным, а затраты,
связанные с коррекцией действий, основанных на базе некорректно выполненных
расчетов, на порядки превосходят стоимость работ по выполнению указанных
расчетов. Поэтому ниже рассматривается пример применения имитационного
моделирования на стадии планирования сложного транспортного узла – Рижского
автовокзала.
АО «Рижский международный автовокзал», обеспечивает международные
(до 20 маршрутов), междугородние и региональные рейсы (до 190 маршрутов). Сегодняшнее
месторасположение автовокзала очень удобно – в центре города, рядом с
железнодорожным вокзалом. Но состояние площадки, ее размеры уже не удовлетворяют
требованиям качества сервиса. В планах АО расширение своей деятельности и
модернизация существующего автовокзала. Одно из предполагаемых месторасположений
нового автовокзала - левая сторона реки Даугавы на пересечении улицы Vienības Gatve и Akaču. Одно из возможных решений – принятие новым
автовокзалом на себя всего потока автоперевозок, обслуживаемых сегодня Рижским
автовокзалом, как на период модернизации существующего автовокзала, так и в
дальнейшем.
Задачи
проекта: разработка имитационной
модели автовокзала согласно предполагаемому проектному решению; анализ пропускной
способности автовокзала в нормальном режиме и режиме максимальной интенсивности
транспортных потоков на модели; исследование на модели проекта нового вокзала с
точки зрения достаточности количества площадок для посадки/высадки и мест для
парковки автобусов, удобства их расположения и геометрического решения, их
влияние на пропускную способность автовокзала, а в случае неудовлетворительной
оценки возможностей проекта принять весь поток автоперевозок, предложить варианты
его изменения.
Исходные
данные. Для построения имитационной модели использована следующая информация:
§
проект нового автовокзала с указанием расположения платформ посадки и
высадки пассажиров, а также схемы заезда и выезда автобусов с территории
автовокзала (рис.1);
§
распределение количества автобусных рейсов, обслуживаемых автовокзалом,
в течение рабочего времени;
§
расписание международных, региональных и междугородних маршрутов;
§
характеристики автобусов.
Анализ исходных данных
показал, что максимальный уровень загруженности автовокзала приходится на
период с 17 до 19 часов (пик в 18 часов). По приходящим рейсам, максимальная
интенсивность наблюдается в период с 7.30 до 9.30 (пик в 8.00). Выделено три
категории транспортных средств: большие автобусы -до 70 пассажиров, средние
– до 40 человек и микроавтобусы (до 20 пассажиров).
В ходе анализа времени,
затрачиваемого на основные операции в автовокзале, приняты следующие допущения:
1) интервал, затрачиваемый на посадку, для пассажиров международных автобусов -
20 минут (до отправления), для пассажиров междугородних и региональных
автобусов - 10 минут, 2) максимальное время на высадку пассажиров - 10 минут.
Описание этапов реализации проекта. В качестве инструмента
реализации выбран специализированный имитационный пакет VISSIM 4.0. семейства PTV Vision. Пакет предназначен для моделирования транспортных потоков на микро-уровне и позволяет воспроизводить с высокой степенью
детализации свойства транспортного потока, транспортных средств и конфигурации
транспортной сети. Процесс построения модели автовокзала включил в себя
создание моделей транспортных средств, транспортной сети и транспортного
потока.
Средствами пакета были описаны три типа транспортных
средств, имитирующих автобусы, с указанием таких характеристик, как габариты ТС,
максимальная вместимость, максимально разрешенная скорость движения, параметры
ускорения и торможения.
При моделировании транспортной сети учтено расположение
на территории планируемого автовокзала посадочных платформ и платформ для
высадки пассажиров, а также траектории движения автобусов. Первая версия
проекта автовокзала (рис.1А), предложенная архитектурным бюро, предполагала
размещение на территории автовокзала 6 платформ для высадки пассажиров, 13
платформ для посадки пассажиров и 3
платформ, предназначенных для микроавтобусов.
Время прибытия автобусов, их пребывания на территории
автовокзала, а также убытия с его территории регламентируется реализованным в
модели расписанием 47 маршрутов. Принимая во внимание необходимость
демонстрации работы будущего автовокзала в презентационных целях, реализовано 2
видеоролика, иллюстрирующих работу автовокзала с 7.30 до 9.30 и с 17 до 19
часов.
Результаты
моделирования и выводы. В ходе
моделирования проанализирована способность автовокзала при исходном варианте
расположения платформ. Результаты экспериментов показали, что первый вариант проекта
автовокзала не обеспечивает необходимую пропускную способность и при запроектированном
количестве платформ не в состоянии обслужить все рейсы. В сотрудничестве с
архитектурным бюро были рассмотрены несколько новых решений проекта
автовокзала, каждый из вариантов был реализован имитационно и, в конечном счете,
найдено решение, позволяющее обеспечить необходимую пропускную способность
автовокзала в утренние и вечерние часы пик (рис.1Б).
С целью повышения эффективности
использования территории автовокзала принято решение отказаться от создания отдельных
площадок для микроавтобусов и определено, что для
обеспечения возможности обслуживания всех рейсов в час пик, необходимо 11 платформ
для высадки и 16 платформ для посадки пассажиров. Однако, даже при таком
увеличении, как показали результаты моделирования, предусмотренных проектом
платформ в определенные моменты времени недостаточно; поэтому были
предусмотрены дополнительные платформы за территорией автовокзала (на улице Vienības
gatve).
В ходе экспериментов
установлено: 1) в вечерний час-пик необходимо использовать три дополнительных
платформы для высадки пассажиров на Vienības gatve; 2) в утренний час-пик всех
зарезервированных платформ для высадки оказалось недостаточно, поскольку в
период с 7:00 по 8:20 количество прибывающих автобусов превышает совокупное количество
предусмотренных платформ на территории автовокзала и на улице Vienības
gatve. Учитывая, что количество
убывающих автобусов в утреннее время меньше, чем в вечернее и имеются «простаивающие»
платформы, принято решение задействовать три платформы, предназначенные для
посадки пассажиров и для их высадки, а также ввести к трем запланированным на Vienības Gatve еще две дополнительные
платформы, предназначенные по проекту для остановки городского общественного транспорта.
Эта крайняя мера, которая используется только один раз утром в 8.15, когда прибывает
максимальное количество автобусов.
Наблюдение за моделью функционирования
автовокзала позволило выявить еще одну проблему нового проекта: предполагаемое
расположение платформ и проектируемые траектории перемещения автобусов по
автовокзалу в моменты максимальной загруженности приводят к очереди с
максимальным временем пребывания в очереди (прохождения участка) – около 5
минут (рис.2). Как видно из рис.2, очередь автобусов,
передвигающихся по автовокзалу для посадки, заняла все его пространство. Причиной
образования очереди является пересечение траектории движения покидающих
автовокзал автобусов и автобусов, заезжающих на посадку. Поскольку, право «первой
руки» отдается освобождающим автовокзал автобусам, заезжающие на посадку пропускают
эту очередь. На рис.3 представлено распределение средней и максимальной длины
образующейся очереди
|
|
А (первый вариант) |
Б (последний вариант) |
Рис.1. Эскиз нового Рижского автовокзала
на левой стороне Даугавы
.
Рис.2. Пример работы модели автовокзала в вечерний
час-пик в момент времени с 17:15 по 18:00, когда
образуется очередь
автобусов, едущих на посадочные платформы
Рис.3.
Диаграмма распределения средней и максимальной длины очереди в течение времени
В заключении можно отметить, что применение имитационного
моделирования на стадии проектирования позволило разработать проект
автовокзала, способного обеспечить его необходимую пропускную способность, а эксперименты
с моделью позволили получить численные характеристики загруженности платформ. В
целом моделирование позволило определить, что в случае реализации последнего
варианта проекта новый автовокзал сможет обслужить все имеющиеся в расписании автобусные рейсы, но на пределе своих возможностей.