Новые подходы к транспортному планированию городов в рамках парадигмы устойчивого развития

1. Новые подходы к транспортному
планированию городов в рамках
парадигмы устойчивого развития
Якимов Михаил Ростиславович,
д.т.н., профессор ПНИПУ
ТРАНСПОРТА
ИНСТИТУТ
пермского национального исследовательского
политехнического университета

2. 2
Потребление
информации
Потребление
ресурсов
Духовные:
познание,
самоактуализация,
самовыражение
Престижные:
самоуважение, уважение со стороны других, признание,
достижение успеха и высокой
оценки, служебный рост
Социальные:
социальные связи, общение, привязанность, забота о другом и внимание к себе
Экзистенциальные:
безопасность существования, комфорт, постоянство условий жизни
Физиологические:
Голод, жажда, половое влечение и т.д.
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
SUSTAINABLE TRANSPORT Устойчивый транспорт — это любой способ или организационная форма передвижения, позволяющая снизить уровень воздействия на окружающую среду
SUSTAINABILITY (устойчивое развитие)
— это процесс изменений, в котором эксплуатация природных ресурсов, направление инвестиций, ориентация научно-технического развития, развитие личности и институциональные изменения согласованы друг с другом и укрепляют нынешний и будущий потенциал для удовлетворения человеческих потребностей и устремлений. Во многом речь идёт об обеспечении качества жизни людей.

3. Функции транспортной системы
3
•обеспечение транспортной доступности
•снижение транспортных издержек Транспортная доступность – мера способности территории быть достигнутой или достигать другие территории при помощи транспорта Транспортные издержки – денежно-кредитная мера того, сколько должен заплатить транспортный потребитель, чтобы реализовать транспортную потребность
Объекты исследования - транспортная система страны и регионов
Предмет исследования - влияние транспортной системы региона на удовлетворение физиологических потребностей людей
Целевая функция – повышение благосостояния жителей Критерий - увеличение налогооблагаемой базы региона за счет освоения природных богатств и роста промышленного производства
Способ – «соединение» при помощи транспорта предметов производства, средств производства, производительных сил и потребителей
Степени свободы - системы транспорта, территория
Территория – цель
Объекты исследования - транспортные системы городов Предмет исследования - влияние транспортной системы города на удовлетворение социальных, престижных, духовных потребностей людей
Целевая функция – снижение времени реализации транспортных корреспонденций
Критерий - время
Способ – сбалансированное использование ресурсов сообщества: бюджета, территории общего пользования (в том числе под использование различных систем транспорта)
Степени свободы - системы транспорта, территория
Территория – ограничение
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ

4. Параметры качества жизни
Модель транспортного спроса
Модель транспортного предложения
Расчетный модуль
Верхние ограничения
Нижние ограничения
Расчетный модуль - шум
Интенсивность ТП
Скорость ТП
Расчетный модуль - ЗВ
Расчетный модуль - симплекс-метод
Расчетный модуль - риск ДТП
Целевая функция
Люди
Время
Предпрогнозные (оптимальные) транспортные модели
Прогнозные транспортные модели (PTV Vision VISUM, Aimsun, Emme/2)
Левая часть
Правая часть
Правая часть
Левая часть
Сценарии
Прогноз
Имитационные транспортные модели (PTV Vision VISSIM, Aimsun)
Мероприятия
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
4

5. Схема оценки эффективности транспортной системы города
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
5
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
транспортной системы города
ВРЕМЯ
Минимизация времени реализации транспортных корреспонденций всеми видами транспорта
РЕСУРСЫ
Минимизация потребления всех видов ресурсов
ТЕРРИТОРИЯ
Минимизация площади городской территории задействованной под транспортной инфраструктурой
Основные ресурсы
ЭНЕРГИЯ
Минимизация затрат энергии
Минимизация потребления энергии
Минимизация последствий утилизации энергии
Оптимальное распределение транспортного спроса по площади территории и по видам систем транспорта
Устойчивое состояние системы
Неустойчивое состояние системы
Экологическая безопасность
Дорожная и производственная безопасность
Минимизация техногенной опасности
Минимизация выбросов ЗВ
Минимизация шумового загрязнения
Минимизация рисков ДТП
Качество жизни населения города
Повышение качества информационного обмена
Степень реализации жизненных стратегий людей, удовлетворения их жизненных потребностей
Реализация экзистенциальных потребностей: безопасность существования, комфорт; постоянство условий жизни
Последовательная реализация потребностей:
•Социальных
•Престижных
•Духовных

6. 6
Транспортный анализ территории города (1)
г. Пермь
г. Самара
г. Екатеринбург
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
Территория города
Застроенные территории
Свободные территории
Территории под транспортной инфраструктурой
Генерация транспортного спроса
(транспортный спрос)
Регенерационный потенциал природной среды
Удовлетворение транспортного спроса (транспортное предложение)

7. Транспортный анализ территории города (2)
Жилая застройка
Население
Рабочие места
Учащиеся
Автомобили
80% жителей - на 30%
площади территории города
80% рабочих мест- на 4% площади территории города
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
7

8. Транспортный анализ территории города (3)
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
8

9. Идеальная сеть
Реальная сеть
(свободная, нагруженная)
Качество:
•транспортного планирования;
•организации дорожного движения.
Транспортная зависимость (ед.*км/сутки)
Транспортное движение (ед.*км/сутки)
Оценка качества функционирования транспортной системы
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
9

10. Логическая схема построения оптимальных моделей
Математическая модель оптимальной задачи
Качество жизни
Жизненные потребности
Экзистенциальные
Социальные
Престижные
Духовные
Материальное потребление
Пирамида Маслоу
Нематериальное потребление
Качество окружающей среды
Качество информационного обмена
Информационная система
Транспортная система
Эффективность транспортной системы
ВРЕМЯ
Минимизация времени реализации транспортных корреспонденций
РЕСУРСЫ
Минимизация потребления всех видов ресурсов
Минимизация целевой функции (время)
ЭНЕРГИЯ Минимизация затрат энергии
ТЕРРИТОРИЯ
Минимизация городской территории
Минимизация потребления энергии
Минимизация последствий утилизации энергии
Устойчивое состояние системы
Неустойчивое состояние системы
Экологическая безопасность
Безопасность жизнедеятельности
Минимизация выбросов ЗВ
Минимизация шумового загрязнения
Минимизация рисков ДТП
Минимизация площади УДС
Потребление
информации
Потребление
ресурсов
Духовные: познание, самоактуализация, самовыражение.
Престижные:
самоуважение, уважение со стороны других, признание,
достижение успеха и высокой
оценки, служебный рост.
Социальные:
социальные связи, общение, привязанность, забота о другом и внимание к себе, совместная деятельность.
Экзистенциальные:
безопасность существования, комфорт, постоянство условий жизни.
Физиологические:
Голод, жажда, половое влечение и т.д.
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
10

11. Целевая функция
Степени свободы:
Переменные:
rs1 X – количество людей, передвигающихся в области «r» по типу «s» пешком; rs2 X – количество людей,
передвигающихся на ОТ в области «r» по типу «s»; rs3 X – количество людей, передвигающихся на ИТ в
области «r» по типу «s»
) min
1 1 1
(
1
3
1
3
3
2
2
1
1
         
 
E
r s
rs rs rs rs rs rs l X
v
l X
v
l X
v
Z
Целевая функция:



i j
ijrs
i j
ijrs ijrs
rs k
l k
l
,
,
где E – количество транспортных зон; 1 v - средняя скорость
перемещения одного человека пешком (км/час); 2 v - средняя
скорость перемещения одного человека на ОТ (км/час); 3 v - средняя
скорость перемещения одного человека на ИТ (км/час); rs l -
средневзвешенная по количеству людей длина доли
корреспонденций, проходящих через зону r по типу s, км
Оптимальное распределение корреспонденции всех жителей города устанавливается в зависимости
от:
 зоны (территории города), в которой совершается корреспонденция;
 способа реализации корреспонденции (пешком, на общественном транспорте, на индивидуальном
транспорте);
 типа реализации корреспонденции (транзит, въезд в зону, внутреннее движение в зоне).
Оптимальные модели (1)
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
11

12. I) По спросу на перемещение в исследуемых областях
rs rs rs rs rs rs rs l  X l  X l  X G 1 2 3
II) Ограничения по выбросам загрязняющих веществ
a l X a l X D
N
1 3
s 1
3 rs rs3
3
s 1
2 rs rs2
r
     
 
( )
III) Ограничение по протяженности существующей УДС
r
s
rs
s
rs X L
p w
X
p w
   
 
3
1
3
3 3
3
1
2
2 2
1 1 ,
IV) Ограничение по риску возникновения ДТП
P
N v w
X
N v w
X
N v w
X
z
s s 3r 3 3
rs3
s 2r 2 2
rs2
1r 1 1
rs1   


 


 

 

 
    ,
U
N v w
X
f
N v w
X
f
N v w
X
f
s s 3r 3 3
rs3
3
s 2r 2 2
rs2
2
1r 1 1
rs1
1 
 

 

 
  
V) Ограничение по подвижному составу
X OT
u z kl r s
rs 
  
 
10
1
3
1
2
2 2 2
1
X ИT
w z r s
rs 
 
 
10
1
3
1
3
3 3
1
VI) Ограничение по шумовому загрязнению
SR
w
X
w
X
N 10
s dh
3
s
rs3
2
s
rs2
8 25
r
r 







 




.
Система ограничений:
Оптимальные модели (2)
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
12

13. Прямая задача – решение:
Значение целевой функции составляет – 995 406 час в
суточном цикле транспортных потребностей, что на 35%
меньше показателя существующего объема времени -
1 546 779 часов.
Оптимальные модели (3)
1 2 3 4 5
АВ 0 0 0 0 0
ВС 0 0 0 0 0
СD 0 0 0 0 0
AB 0 0 0 0 4 168
BC 304 225 500 514 212 630 325 132 189 739
CD 87 462 0 0 49 526 31 161
AB 77 513 87 545 23 672 39 098 42 037
BC 88 732 17 589 67 898 0 0
CD 0 257 686 54 378 54 748 0
ИТ
вид
перемеще
ний
тип
прохожд е
ния зоны
номер зоны
пешеходы
ОТ
6 7 8 9 10
АВ 0 0 0 0 0
ВС 0 0 0 0 0
СD 0 0 0 0 0
AB 7 600 0 0 76 541 78 941
BC 0 64 363 23 863 48 227 40 219
CD 19 156 0 0 944 1 619
AB 8 503 8 040 0 0 23 025
BC 173 376 79 036 2 628 19 061 0
CD 115 181 198 931 0 0 0
ИТ
вид
перемеще
ний
тип
прохожд е
ния зоны
номер зоны
пешеходы
ОТ
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
13

14. Двойственная задача – решение:
Оптимальные модели (4)
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ТРАНСПОРТНОМУ ПЛАНИРОВАНИЮ ГОРОДОВ
14

15. Новые подходы к транспортному планированию городов в рамках парадигмы устойчивого развития
ЯКИМОВ МИХАИЛ РОСТИСЛАВОВИЧ
Спасибо за внимание!