- Итак, Дмитрий, мы остановились на том, что математическая транспортная модель – вещь очень полезная.

- Да. И надо отметить, что транспортная модель существует не только для отображения всей транспортной сети – она может быть выделена только для одной сетки. Например, это могут быть пригородные электрички, проходящие в черте города. Я выделяю электрички и собираю данные только по ним: сколько пассажиров ездит, в какое время, на какое расстояние.
И по этим данным можно посмотреть, что будет в том или ином случае. Это интересно для перевозчиков – операторов пригородного сообщения. Им необходимо знать, что будет, если, допустим, отменить одну электричку: перед дневным перерывом или после него, или самую последнюю. Первое, что, разумеется, их интересует – сколько они на этом потеряют или выиграют. Окупает ли себя этот рейс? Или, может быть, наоборот надо добавить еще один дополнительный?
Все эти варианты можно проиграть на модели.

- Дмитрий, мы все время говорим о математической транспортной модели, о том, какие преимущества она дает городским транспортным службам, но есть, наверное, один теоретический вопрос, который стоило бы осветить. Думаю, далеко не все сталкивались с такой моделью, поэтому стоило бы, по-моему, подробнее, чем мы сделали раньше, объяснить, что это такое.

- Начать можно с того, что современная пассажирская транспортная система должна в максимальной степени обеспечивать потребности населения в передвижениях. В то же время, затраты на функционирование такой системы должны быть оправданы ее общим вкладом в благосостояние общества.
Цель создания Транспортной модели - комплексное планирование развития транспортной системы.

- Ну, с этого мы начинали.

- Да. И можно еще раз подчеркнуть, что достижение этой цели позволит достичь баланса развития территорий интенсивного жилищного, промышленного и общественно-делового строительства и их транспортной инфраструктуры.
Основная задача Транспортной модели – создание эффективного инструмента принятия решений в области управления транспортным комплексом. Ее компоненты позволят обеспечить сбор, обработку хранение и прогнозирование данных, а также моделирование и визуализацию данных о текущем и перспективном состоянии транспортной системы транспортного узла большого города в целом.
Инструментальные средства Транспортной модели должны предоставлять функции управления информацией следующего характера:
текущий и прогнозируемый спрос на перевозку пассажиров, груза и багажа и возможности удовлетворения этого спроса по видам транспорта;
ресурсное обеспечение транспортного комплекса - улично-дорожная сеть, транспортная сеть, системы управления, характеристики объектов транспортной инфраструктуры автомобильного, железнодорожного, водного и воздушного транспорта;
текущий и прогнозируемый уровень исчерпания ресурсов транспортного комплекса транспортного узла, а также о неиспользуемых ресурсах;
экономические характеристики транспортного комплекса транспортного узла;
направления развития транспортного комплекса транспортного узла на краткосрочный и долгосрочный периоды;
территории, на которых осуществляется транспортная деятельность, и территории, требуемых для развития транспортного комплекса данного крупного транспортного узла, в том числе – находящиеся в соседних регионах.

- Это и есть назначение транспортной модели?

- Не совсем. Один из наиболее эффективных методов проектирования единой мультимодальной транспортной системы и взаимоувязки нескольких наложенных подсетей со своей выделенной инфраструктурой – создание математической транспортной модели. Модель должна учитывать как существующие транспортные сети – автомобильный транспорт, наземный и подземный общественный, водный, так и вновь создаваемые и реконструируемые, Например, МКЖД в Москве.
Каждая из сетей определяется своим набором параметров, характеризующих пассажиропотоки, инфраструктуру, топологию стыковочных и пересадочных узлов, транспортную нагрузку, тарифную политику и другие. Внешними условиями для всей системы являются следующие показатели:

Социоэкономические показатели и прогнозы динамики их развития
Оценка социально-демографической структуры
Показатели подвижности населения и основные направления перемещения Области концентрации пассажиропотоков (промышленные предприятия и бизнес-центры, крупные учебные заведения, социальные учреждения и организации)

- И на основе всех этих параметров создается модель, о которой мы ведем речь?

- Да. Транспортное имитационное моделирование — метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы поведения транспортных потоков так, как они проходили бы в действительности. Такую модель можно «проиграть» во времени как для одного испытания, так и заданного их множества. При этом результаты будут определяться случайным характером процессов. По этим данным можно получить достаточно устойчивую статистику.
Имитационная модель представляет собой логико-математическое описание транспортного объекта – перекрестка, транспортного узла или региона уровня субъекта Федерации - которое может быть использовано для экспериментирования на компьютере в целях проектирования, анализа и оценки функционирования объекта.
Транспортное моделирование — это метод исследования, при котором изучаемая транспортная система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей реальную систему и с ней проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Фактически — это постижение сути транспортных процессов, не прибегая к экспериментам на реальном объекте.
Транспортное имитационное моделирование —частный случай математического моделирования. Существует класс объектов, для которых по различным причинам не разработаны аналитические модели, либо не разработаны методы решения полученной модели. В этом случае аналитическая модель заменяется имитатором или имитационной моделью.
В основе современных информационно-аналитических систем, лежит мощная математическая база теории транспортного моделирования.
Транспортная модель состоит из двух основополагающих моделей – модели транспортного предложения и модели транспортного спроса. Модель транспортного предложения – это транспортная сеть, состоящая из узлов (перекрестков, развязок и т.д.) и, соединяющих их ребер (улиц, дорог и т.д.), предоставляющая возможность перемещения для участников транспортного движения и описывающая затраты на данные перемещения.
Модели спроса на транспорт можно охарактеризовать как математические «инструменты», которые описывают качественно и количественно перемещения в связи с причинами возникновения транспортного потока - выбора активностей (модель генерации транспортного движения), выбора цели транспортного потока (модель распределения транспортного движения), выбора транспортного средства (модель разделения транспортного движения) и выбора пути (модель перераспределения транспортного движения).
В основе теории транспортного моделирования лежат проверенные и успешно применяемые на практике математические подходы. Для решения задач транспортного моделирования используются модели и алгоритмы из различных областей математической науки: статистики, теории вероятностей, теории информации.
Примерами таких моделей могут быть гравитационная модель расчета корреспонденций и модель коэффициентов роста. Модели коэффициентов роста используются для расчета объемов транспортных потоков выходящих и входящих в транспортные районы. Модели этого типа основаны на предположении, что входящие и выходящие транспортные потоки изменяются во времени пропорционально тем величинам, которые оказывают наиболее существенное влияние на объем транспортного потока.

- Подождите. По-моему, это не столь просто для понимания, как Вам, Дмитрий, кажется. Вот речь шла о том, что модели могут выполнять самые различные функции, отражать всю транспортную сеть или только ее части. Можно какие-то примеры?

- Разумеется, можно. Вот в Берлине используются 2 типа моделей: для долгосрочного и оперативного планирования. Транспортная модель для долгосрочного планирования (в Управлении Сената) обновляется раз в год агрегированными данными замеров и статистики. Модель для оперативного планирования (в ООО «Центр управления движением») создана на базе транспортной модели для долгосрочного планирования и дополнительно к стандартным алгоритмам PTV Vision VISUM содержит набор алгоритмов для экспертного принятия решений на основе анализа уже произошедших ситуаций. Эта модель обновляется данными детекторов, камер и других способов замеров транспортного потока каждые 15 минут.
Городская транспортная модель для стратегического планирования передается проектировщикам в качестве исходных данных для разработки проектной документации под подписку о конфиденциальности и запрете использовать для других задач. И результаты проекта также возвращаются в виде файла транспортной модели, что делает расчеты подрядчиков проверяемыми и понятными как администрацией города, так и потенциальным инвесторам в городские инфраструктурные проекты. Все городские проекты, влияющие на транспортные потоки, включая прогнозные расчеты, вносятся в городскую транспортную модель. В результате на каждый будущий год есть библиотека рассчитанных сценариев транспортной обстановки.
Городские управляющие органы и транспортные общественные организации отслеживают и предоставляют данные по транспортному предложению: изменения в транспортной городской автодорожной сети, изменения прохождения сети общественного транспорта. Внешние проектные организации проводят опросы населения и сбор других необходимых данных, проводят расчет транспортного спроса и, на этой основе, создается интегрированная транспортная модель общественного и индивидуального транспорта. Используя разработанную транспортную модель, разрабатывается план транспортного развития города, просчитываются различные сценарии развития городской инфраструктуры и даются рекомендации. Процесс использования и развития транспортной модели цикличен. Происходит постоянное сотрудничество между государственными структурами, частными перевозчиками, общественными транспортными объединениями и внешними проектными организациями, на основе которого модель постоянно обновляется и дополняется.>br />
- Знаете, Дмитрий, давайте сделаем передышку, чтобы потом перейти от теоретических выкладок к нашей российской практике и связанному с ней исследованию.

Окончание следует.

Беседовал Владимир Володин