Повышение эффективности городского автомобильного транспорта (стр. 1 )

На правах рукописи

Повышение эффективности городскОГО автомобильного транспортА

Специальность 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Орел – 2013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тульский государственный университет» на кафедре «Автомобили и автомобильное хозяйство»

Научный руководитель –                                

доктор технических наук, доцент

Тульский государственный университет,

зав. кафедрой «Автомобили и автомобильное хозяйство»

Официальные оппоненты:                                

доктор технических наук, профессор

Липецкий государственный технический университет,

декан факультета «Инженеров транспорта»

кандидат технических наук, доцент

Государственный университет –

учебно-научно-производственный комплекс,

кафедра «Сервис и ремонт машин»

Ведущая организация                                        ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный

строительный университет (РГСУ)»

Защита состоится 27.12.2013 г. в 14-00 на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 212.182.07 в федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс» , ауд. 426.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК».

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим организации направлять в адрес диссертационного совета: 302020, г. Орел, Наугорское шоссе,.

Автореферат разослан «26» ноября 2013 г. и размещен на сайте Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки РФ  «26» ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета                                                                                                                                

1. Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Транспортные проблемы современных городов России имеют сложный спектр причин и разнообразные проявления, что приводит к необходимости теоретического осмысления и широкомасштабных практических исследований. Эти проблемы тесно примыкают к сферам градостроительства, землепользования, экологии и др. Одним из наиболее серьезных обстоятельств является то, что для подавляющего большинства пользователей улично-дорожной сети (УДС) последняя не является областью, позволяющей самостоятельно регулировать затраты времени и бюджетов различного уровня (начиная с семейного и заканчивая региональным). Среди очевидных причин данного обстоятельства является сложный характер коллективного влияния участников улично-дорожного движения на совокупные параметры транспортного потока, а также отсутствие в настоящее время учета затрат времени, проведенного в транспортном потоке, на экономическую эффективность региона.

В настоящее время для решения транспортных проблем применяют самые разнообразные методы и средства. Большинство из них имеет долговременный характер и значительную стоимость. В этом смысле математическое моделирование транспортных потоков и процессов также не является слишком дешевым средством. Тем не менее, оно чрезвычайно широко применяется и имеет серьезное научное основание.

Несмотря на прогресс в области теории транспортных потоков, моделирования транспортных систем и внедрения систем управления транспортными потоками, остается нерешенным круг вопросов, разработка которых поможет продвинуться в направлении более глубокого понимания природы транспортных потоков в крупных населенных пунктах, развития автотранспортных систем (АТС), построения многоуровневых интеллектуальных технологий управления потоками. Среди таких нерешенных задач построение математического описания, способного прогнозировать многовариантные сценарии развития, стратегии управления, фазовые переходы в АТС, включая потоки городского автотранспорта, на основе обработки реальной информации, сводимой к динамическим моделям, отражающим возможность указанных переходов и сценариев. Все это и обусловило необходимость проведения настоящего исследования и подтверждает актуальность выбранной темы.

Среди методов математического моделирования транспортных потоков традиционно выделяются методы микро-, мезо - и макромоделирования, последнее из которых очень часто связывают, в частности, с созданием моделей улично-дорожной сети, позволяющими определять загрузку УДС, решать вопросы организации дорожного движения, транспортной планировки городов, строительства крупных объектов инфраструктуры городской среды и т. д. В последнее время широко развиваются методы нелинейной динамики, которые позволяют строить и исследовать такие модели транспортных систем, которые способны учитывать коллективный характер функционирования, фазовые переходы (например, трехфазная теория транспортных протоков ), динамику АТС в среднесрочной или долгосрочной перспективе.

Диссертационная работа нацелена на применение разных типов моделей из перечисленных, таким образом, ее актуальность обосновывается как областью приложения исследований, так и комплексом используемых математических моделей.

Целью исследования является повышение эффективности городского автомобильного транспорта на основе разработанных сетевых и нелинейных динамических моделей.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1.        Построить и откалибровать сетевую модель УДС, на примере г. Тулы.

2.        Решить задачу о загрузке УДС, на примере г. Тулы.

3.        Выполнить серию вычислительных экспериментов, проектируя варианты реализации решений генерального плана (ГП), и установить характеристики транспортных процессов для каждого.

4.        Выявить закономерность влияния инвестиций в развитие УДС на транспортные процессы.

5.        Разработать и реализовать методику расчета эксплуатационных затрат автомобильного транспорта.

6.        Выполнить анализ нелинейной динамической модели развития АТС.

Объект исследования: АТС, содержащая УДС, грузовой, пассажирский и индивидуальный транспорт (на примере г. Тулы).

Предмет исследования: транспортные процессы и совершенствование организации УДС.

Теоретической и методологической основой исследования являются научные труды российских и зарубежных ученых по проблемам повышения эффективности городского автомобильного транспорта, моделирование АТС, методы решения задачи загрузки УДС, обработки результатов эксперимента, статистической обработки данных, нелинейные динамические модели, теории макросистем.

Научная новизна заключается в разработке следующих теоретико-методических положений, научных и практических методов, математических моделей, которые выносятся на защиту:

- выявлении закономерностей влияния стоимости инфраструктурных изменений в УДС на характеристики транспортных процессов (время, транспортную работу, скорость, интенсивность движения, дальности поездок);

- анализе нелинейной динамической модели АТС, учитывающей взаимосвязь между эксплуатационными затратами, задержками времени, транспортной работой и служащей для прогнозирования состояния АТС;

- разработке методики повышения эффективности функционирования городского автомобильного транспорта (на примере г. Тулы), учитывающей выявленные закономерности и нелинейные динамические свойства АТС.

Практическая значимость работы заключается в построении, калибровке сетевой модели УДС г. Тулы и решении задачи загрузки УДС г. Тулы, определении характеристик транспортных процессов для серии вычислительных экспериментов, выявлении закономерности, устанавливающей связь между инвестициями в развитие УДС и транспортными процессами, разработке и выполнении методики расчета эксплуатационных затрат автомобильного транспорта, разработке методики повышения эффективности функционирования городского автомобильного транспорта (на примере г. Тулы).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на 10-ой Всероссийской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых «Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов» (Тула, 2010), 9-ой международной научно-технической выставке «Expo-SciencesEurope» (Тула, 2012), 5-ой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2012), 7-ой региональной молодёжной научно-практической конференции Тульского государственного университета «Молодёжные инновации» (Тула, 2013), 7-ом всероссийском форуме «Наука и инновации в технических университетах» (Санкт-Петербург, 2013).

Реализация результатов работы. Результаты исследования реализованы в рамках выполнения НИОКР № 000 от 05.05.12 г. «Внедрение автоматизированной транспортной системы моделирования транспортных потоков в г. Туле с помощью системы программно-аналитического комплекса (ПАК) «TransNet» ver.1.1 заказчика», в которой проведено исследование транспортных потоков для построения математической модели УДС г. Тулы. Выполнено определение прогнозной максимальной часовой (часы «пик») интенсивности транспортного движения по проезжим частям улиц и в транспортных узлах (развязках), с разделением по направлениям движения. Была получена откалиброванная модель УДС г. Тулы – расхождение по данным интенсивности на основных улицах составило в целом не более 20%.