02.12.202027.05.2017

УДК 656.135

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПАССАЖИРОПОТОКА НА ГОРОДСКОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПАССАЖИРСКОМ ТРАНСПОРТЕ

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Представлена методика оценки межостановочной матрицы пассажирских корреспонденций по данным входящих и выходящих пассажиров на остановочных пунктах (ОП) городского электрического транспорта. Методика позволяет количественно оценить спрос на поездки между остановками общественного транспорта, провести анализ существующих маршрутов с позиции эффективности эксплуатации подвижного состава и предложить решения по совершенствованию его работы. Ил. 5. Табл. 2. Библиогр. 8 назв.

Ключевые слова: спрос на поездки; пассажиропоток; городской электрический пассажирский транспорт; матрица поездок; межостановочная матрица пассажирских корреспонденций; O-D matrix estimation.

EVALUATION METHODOLOGY FOR PASSENGER TRAFFIC ON URBAN ELECTRIC PASSENGER TRANSPORT R.Yu. Lagerev, S.Yu.Lagerev, S.S. Nemchinov

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article introduces an evaluation methodology for inter-stop passenger correspondence matrix by the data on passengers who get in or get off urban electric transport at public transport stops. The methodology allows a quantitative estimation of the demand for travel between the stops of public transport, the analysis of the existing routes from the point of view of rolling-stock operation efficiency as well as the solutions to improve its operation. 5 figures. 2 tables. 8 sources.

Key words: travel demand; passenger traffic; urban electric passenger transport; trip matrix; inter-stop matrix of passenger correspondences; OD matrix estimation.

При подготовке проектов работы городского пассажирского транспорта в первую очередь необходимы данные, характеризующие величину и направления существующих или перспективных пассажиропотоков. Как известно, такая информация наглядно представляется в виде картограмм пассажиропотоков на сети общественного транспорта или в виде таблиц межостановочных пассажирских корреспонденций на определённых участках улично-дорожной сети (табл. 1).

Многолетний зарубежный и отечественный опыт транспортных интернов позволяет выделить таблицы пассажирских корреспонденций к наиболее объективным показателям нагрузки на сеть общественного транспорта. По мере совершенствования технических устройств учета перевезенных пассажиров (внедрение турникетной системы подсчёта входящих и выходящих пассажиров, электронных проездных билетов, в том числе бесконтактных систем оплаты), продолжают развиваться и методики их оценки. В основу методик заложено решение классической задачи определения

матриц межостановочных пассажирских корреспон-денций по данным входящих и выходящих пассажиров на остановочных пунктах общественного транспорта, широко используемых в качестве исходных данных в транспортном планировании и моделировании городских территорий.

Таблицы межостановочных корреспонденций на маршруте определяют необходимую провозную способность маршрута и соответственно позволяют назначить необходимое количество подвижного состава. Можно отметить их общее свойство: все они характеризуются трудоемкой стадией сбора информации и требуют привлечения к обследованиям большого количества учетчиков. Вместе с тем, существующие в настоящее время модели, базирующиеся на ограниченном количестве данных (гравитационные модели), могут дать лишь приблизительное представление о существующих пассажиропотоках на общественном транспорте.

1Лагерев Роман Юрьевич, доцент кафедры менеджмента и логистики на транспорте, тел.: 89500697698, e-mail: [email protected]

Lagerev Roman, Associate Professor of the Department of Transport Management and Logistics, tel.: B95GG69769B, e-mail: [email protected]

2Лагерев Сергей Юрьевич, доцент кафедры менеджмента и логистики на транспорте, тел. : 795GG697596, e-mail: [email protected]

Lagerev Sergey, Associate Professor of the Department of Transport Management and Logistics, tel.: 795GG697596, e-mail: [email protected]

3Немчинов Сергей Сергеевич, магистрант кафедры электропривода и электрического транспорта, тел.: B9G256B67G2, e-mail: [email protected]

Nemchinov Sergey, Graduate Student of the Department of Electric Drive and Electric Transport, tel.: B9G256B67G2, e-mail: [email protected]

Ранее считалось, что обилие факторов, влияющих на формирование транспортных связей, не дает возможностей их точного всестороннего учета. В последнее время на остановочных пунктах пассажирского транспорта и в общественном транспорте г. Москвы внедряются автоматизированные системы учета перевезенных пассажиров, базирующиеся на подсчете числа входящих/выходящих пассажиров на остановочных пунктах, позволяющие разработать достаточно точные и надежные методы прогноза межобъектных передвижений и выполнить их распределение по сети общественного транспорта.

Автоматический контроль за наполнением подвижного состава является наиболее совершенным методом пассивной регистрации пассажиропотоков. В последнее время этому виду контроля уделяется большое внимание, поскольку он позволяет получать данные о пассажиропотоках непрерывно, оперативно и с минимальными трудовыми затратами. В нашей стране наиболее активно в этом направлении работает ЗАО «НПП «Транснавигация», разработавшая программно-аппаратный комплекс под названием АСМ-ПП (Автоматизированная Система Мониторинга Пассажиропотоков) .

Основное назначение АСМ-ПП - учет входящих/выходящих пассажиров, сбор информации о наполнении салона, определение уровня фактического спроса на перевозки, фактический учет производственных рейсов. Кроме контактно-турникетного подхода до сегодняшнего момента на отечественном рынке других вариантов автоматического учета пас-сажирооборота практически не существовало.

Таким образом, оценка качества функционирования любой транспортной сети тесно связана со структурой передвижений пассажиров между остановочными пунктами. Поэтому расчет величины межостановочных пассажирских передвижений можно отнести к центральной задаче, предусматривающей учет и формирование пассажиропотоков на любой сети пассажирского транспорта (трамвайные и троллейбусные линии, линии метрополитена). Основной количественной характеристикой структуры передвижений пассажиров по сети служит таблица пассажирообмена, элементами которой являются объемы пассажиров в единицу времени между каждой парой остановочных пунктов (табл. 1).

Таблицы межостановочного пассажирообмена на общественном транспорте остаются одним из основных средств количественного анализа в транспортном проектировании и служат в первом приближении для анализа величины и структуры межрайонных городских и пригородных сообщений, а также основой для решения задач выбора экспрессных и укороченных маршрутов и обоснования выбора графика движения автобусов и поездов на пригородных участках.

В настоящее время во многих российских городах большое количество исследований пассажиропотоков базируется на использовании детекторов, позволяющих собирать подробные данные о пассажирах, в том числе в режиме реального времени. При этом, большая часть таких исследований выполняется все еще

вручную, с использованием учетчиков. Такие обследования проводят для уточнения планов движения, перераспределения подвижного состава по маршрутам и часам суток, уточнения маршрутной системы, решения вопросов координации работы транспорта. Виды и методы натурных обследований пассажиропотоков на маршрутах хорошо и подробно освещены в специальной литературе и соответствующих руководствах.

Таблица 1

Общий вид таблицы межостановочных

пассажирских корреспонденций

Номер остановки входа Номер остановки выхода

1 а 0 Х12 Х13... Х1п

2 а2 0 Х23... Х2п

3 а3 0... Х3п

Авторы настоящей статьи представляют результаты работы математического алгоритма оценки таблиц межостановочных корреспонденций, основанного на решении задачи линейного программирования, когда исходные данные о входящих и выходящих пассажирах на маршруте могут содержать ошибки подсчетов.

В данном случае задача направлена на нахождение элементов табл. 1 ху, характеризующих количество пассажиров, проехавших между i и j остановочными пунктами, ху >0, с использованием данных подсчета числа входящих/выходящих пассажиров на каждом из остановочных пунктов пассажирского транспорта. Сумма элементов i строки матрицы соответствует количеству пассажиров, вошедших на i ОП, а сумма элементов j столбца матрицы соответствует количеству пассажиров, вышедших на j ОП:

а=X ху; ь=X ху; ^=1.....^ (1)

при этом а| и Ь удовлетворяют условию

Первым и естественным шагом на пути решения поставленной задачи является попытка установить количественную связь между величинами межостановочных передвижений и наполнением вагонов (подвижного состава). Аналогичная задача возникает в компьютерной томографии, когда по некоторому множеству имеющихся проекций объекта необходимо восстановить сам объект.

В матричной форме задача оценки таблицы пассажирских корреспонденций представлена на рис. 1, где необходимо по данным значениям интенсивности

движения y через маршрутную матрицу A определить межостановочные потоки x..

Задача оценки состоит в отыскании таких значений вектора корреспонденций x, при которых расчетные значения наполнения подвижного состава на дугах графа сети y (y = Ax) максимально совпадают

с наблюдаемыми значениями y:

Если Сг_х > 0; если Сг j = 0,

Z Kl = Ë| У - Уг\ ^ min .

Рассмотрим искусственный маршрут движения трамвая (рис. 2).

Для матрицы М получено решение в следующем виде :

Вместе с тем, необходимо отметить, что в большинстве практически встречающихся ситуаций количество дуг, для которых имеются достаточно достоверные данные о потоках (значения входящих/выходящих пассажиров, наполнение подвижного состава на перегонах), существенно меньше числа корреспондирующих пар остановочных пунктов (значений пассажирообмена x¡j). Это означает, что в системе количество неизвестных существенно превосходит число уравнений и, следовательно, приведённые выше системы могут быть несовместимыми.

Рис. 1. Представление в матричной форме задачи оценки матриц межостановочных пассажирских корреспонденций

Рис 2. Представление маршрута движения трамвая в виде графа (стрелками указано число входящих и выходящих пассажиров на остановочных пунктах)

В этом случае традиционным способом получения решений является построение специальных задач математического программирования, в которых минимизируются расхождения между проекциями расчетных значений корреспондирующих пассажиропотоков и заданных. По этому принципу авторы статьи разработали математический алгоритм расчета межостановочного пассажирообмена по данным входящих/выходящих пассажиров, основанный на алгоритмах линейного программирования.

За основу предлагаемой методики оценки таблиц пассажирообмена между корреспондирующими ОП

если C^j > 0;

если C_j = 0;

Таблица 2

Полученная таблица межостановочных корреспонденций трамвайного маршрута (см. рис. 2)

Номер остановки прибытия Итого

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 вошло, пасс.

а; и 0 0 3 4 4 1 3 2 4 2 2 25

ш с; m го Œ 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 7

2 0 1 0 1 1 1 1 1 6

1- о 3 0 1 2 2 3 2 2 12

^ m 4 0 2 1 2 1 1 7

го ь 5 0 1 2 1 1 5

о о ср 6 0 2 1 1 4

Итого вышло, пасс. 0 3 5 6 2 9 8 15 10 10

выбран метод наименьших модулей, сведенный к задаче линейного программирования с линейными и двухсторонними ограничениями. Предложено решение нахождения матрицы корреспонденций в виде

при линейных ограничениях на переменные ^2x2 = y, x2 > 0, и двухсторонних ограничениях

xlb < x2 < xub, где xlb и xub - векторы нижних и верхних ограничений оцениваемых параметров, xlb < 0, xub > 0 . Здесь компонентами вектора x2 являются оцениваемые значения пассажиропотоков между каждой парой ОП (j=1.....m) и ошибки сходимости данных турникетов (входящие/выходящие пассажиры, наполнение салона на перегонах) с данными проекций оцениваемой таблицы пассажирообмена (j=m+1,...,m+2n), m - число корреспондирующих остановочных пунктов, n - число ребер графа маршрута, на которых известны значения пассажиропотока, А2 -преобразованная матрица инцидентностей А, y - вектор известных значений пассажиропотока (данные турникетов).

Матрица инцидентностей А, т.е. матрица, характеризующая принадлежность межостановочных кор-респонденций дугам графа маршрута, будет иметь структуру, представленную на рис. 3.

В качестве апробации представленной методики рассмотрим искусственный маршрут движения поезда с начальным «0» и конечным «9» пунктами (см. рис. 1). Исходными данными являются значения входящих/выходящих пассажиров на каждом остановочном пункте и, следовательно, величина наполнения подвижного состава на каждом из 9 перегонов.

Вычислительная процедура нахождения вектора значений x2 представляет собой итеративный процесс, на каждом шаге которого минимизируются ошибки проекций между расчетными значениями межоста-

новочной таблицы пассажирообмена с данными турникетов, расположенных на пассажирских станциях (рис. 4).

5 10 15 20 25 30 35 40 Корреспондирующие ОП

Рис. 3. Структура матрицы А для графа рассматриваемого маршрута

Номер итерации

Рис. 4. Сходимость экспериментальных значений с расчетными (получаемыми в результате наложения на маршрутную сеть таблицы пассажирообмена)

10 15 20 25 30 Данные детекторов, пасс.

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Данные детекторов, пасс.

Рис. 5. Ошибки сходимости значений величин пассажиропотока (экспериментальных и расчетных данных) на 3-й итерации

В целом тестирование методики на примере данных (см. рис. 2) показало быструю его сходимость, признаком которой является появление горизонтальных участков на графике (см. рис. 3). При этом сходимость достигается уже на 3-й итерации. Полученная на 3-й итерации средняя абсолютная ошибка 1,55 (см. рис. 3) и отношение средней абсолютной ошибки к

среднему значению пассажиропотока позволяют утверждать, что данное приближение является допустимым. Полученная структура пассажирообмена между корреспондирующими ОП рассматриваемого маршрута представлена в табл. 2.

Коэффициент корреляции между значениями, полученными в результате подсчетов входа/выхода, и проекциями таблицы пассажирообмена на маршрутную сеть достигает значения 0,97, что подтверждает высокое качество регрессии (рис. 4).

По результатам тестирования с использованием искусственного трамвайного маршрута установлено, что метод имеет хорошую сходимость, работоспособен, эффективно применяется для матриц неполного ранга. Это позволяет использовать его для обследования передвижений пассажиров между остановочными пунктами городского пассажирского электрического транспорта, с использованием внедряемых в последнее время автоматизированных систем учета входящих/ выходящих пассажиров, что позволяет рассчитать весь набор необходимых характеристик маршрута: количество перевезенных пассажиров, наполнение салона по длине маршрута, неравномерность пассажиропотока по времени и направлениям (прямое и обратное), среднюю длину поездки и т.д. Наличие этой информации в режиме реального времени позволит значительно повысить качество оперативного управления ГЭПТ.

Библиографический список

1. Артынов А.П., Скалецкий И.И. Автоматизация процессов планирования и управления транспортными системами. М.: Транспорт, 1981. 280 с.

2. Зедгенизов А.В., Лагерев Р.Ю. Влияние режима работы светофорной сигнализации на пропускную способность остановочных пунктов // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2011. №1(1). С. 38-44.

3. Михайлов А.Ю., Головных И.М. Современные тенденции проектирования и реконструкции улично-дорожных сетей. Новосибирск: Наука, 2004. 266 с.

4. Лагерев Р.Ю. Расчет матриц корреспонденций транспортных потоков с использованием алгоритма, устойчивого к ошибкам в исходных данных // Вестник Иркутского государ-

ственного технического университета. 2007. N 1(29). С. 161164.

5. Левит Б.Ю., Лившиц В.Н. Нелинейные транспортные системы. М.: Транспорт, 1972. 144 с.

6. Мягков В.Н., Пальчиков Н.С., Федоров В.П. Математическое обеспечение градостроительного проектирования. Л.: Наука, 1989. 144 с.

7. Lam W.H.K., Lo H.P., Zhang N. Estimation of an origin-destination matrix with random link choice proportions: a statistical approach // Transportation Rese., 1996. 30B. P. 309-324.

8. Nihan, N.L., and G.A. Davis. Recursive Estimation of Origin-Destination Matrices from Input/Output Counts //Transportation Research-B, 1987. Vol. 21B. N2. P. 149-163.

Движение пассажиров в одном направлении маршрута называется пассажиропотоком. Пассажиропоток может быть в прямом направлении и в обратном направлении.

Характерной особенностью пассажиропотоков является их неравномерность, они изменяются по времени (часам, суткам, дням недели, сезонам года).

Пассажиропоток характеризуется:

Мощностью или напряжённостью, то есть количеством пассажиров, которое проезжает в определённое время на заданном участке маршрута в одном направлении;

Объёмом перевозок пассажиров, то есть количеством пассажиров перевозимых рассматриваемым видом транспорта за определённый промежуток времени (час, сутки, месяц, год).

Распределение пассажиропотоков на маршруте (по часам суток и участкам маршрута) представлены в Таблице 1 и Таблице 2.

Таблица 1

Часы суток	Количество пассажиров	Часы суток	Количество пассажиров
Прямое направление	Обратное направление	Прямое направление	Обратное направление
6-7			16-17
7-8			17-18
8-9			18-19
9-10			19-20
10-11			20-21
11-12			21-22
12-13			22-23
13-14			23-24	-	-

Расчетно-технологический раздел

Характеристика пассажиропотока

Пассажиропотоком называется количество пассажиров, которое фактически перевозится в данный момент времени на каждом перегоне автобусного маршрута или в целом на автобусной сети всех маршрутов в одном направлении в единицу времени.

Как правило, пассажиропотоки не одинаковые по величине в различные часы суток, дни недели, месяцы и сезоны года, а также по участкам маршрутам и направлениям движения автобусов.

Для выявления пассажиропотоков, распределения их по направлениям, сбора данных об изменениях пассажиропотоков во времени, проводятся обследования. Задача обследования: получение достоверных данных о мощности, распределении и колебаниях пассажиропотоков на автобусных маршрутах.

Пассажиропотоки изображаются в виде графиков, картограмм, эпюр или фиксируют в таблицах.

Методы обследования классифицируются по ряду признаков:

По длительности охватываемого периода:

Систематические (ежедневно, еженедельно и т.д.);

Разовые (кратковременные);

По ширине охвата:

Сплошные (одновременно по всей транспортной сети обслуживаемого района) в среднем 1 раз в 3 года;

Выборочный (по отдельным районам движения) 1 раз в квартал;

По виду:

Анкетный метод (путем заполнения предварительно разработанных специальных опросных анкет);

Отчетно-статистический метод основывается на билетно-учетных листах и количестве проданных билетах;

Талонный метод (путем выдачи учетчикам специально заготовленных талонов разных цветов);

Табличный метод (проводится учетчиками расположенными внутри автобуса возле каждой двери, путем заполнения заранее заготовленных таблиц);

Глазомерный метод (проводится путем сбора данных на маршрутах со значительным пассажирообменом, проводится визуально по бальной системе от 1 до 5 баллов). Им могут пользоваться водители или кондуктора.

Силуэтный метод – разновидность визуального (по 5-ти бальной системе, путем набора силуэтов по типам автобусов);

Опросный метод – путем опроса учетчиком в салоне пассажиров, этот метод позволяет определить данные о корреспонденции пассажиров.

Пассажиропотоки по часам суток и участкам маршрута (прямое и обратное направление) представлены в Таблице 3, Таблице 4, Таблице 5.

Таблица 3

Часы суток	Перевезено пассажиров
Прямое направление	Обратное направление	В обоих направлениях
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24	-	-	-
24-1	-	-	-
Итого

Таблица 4

Прямое направление

Таблица 5

Обратное направление

Изучение пассажиропотоков на отдельных маршрутах проводят с целью повышения качества транспортного обслуживания пассажиров, для чего используют информацию, полученную при решении технологических задач выбора и распределения подвижного состава, рационализации режимов и расписаний движения. Интенсивность пассажиропотока представляют в табличной форме либо графически по различным дням недели, периодам суток, направлениям движения автобусов на маршруте. Объем перевозок по перегонам маршрута определяют одним из экспериментальных методов:

Глазомерный метод

Силуэтный метод

Весовой метод

Табличный метод

Автоматизированный метод

Опросный метод

Талонный метод

Расчетно-аналитический метод

Таблица 1 - Распределение пассажиропотока по часам суток

Часы суток	Количество пассажиров
Прямое направление	Обратное направление

Таблица 2 - Распределение пассажиропотока по участкам маршрута

Характеристика пассажиропотока

Пассажиропоток - количество пассажиров, которое фактически проезжает в данный момент времени в данном направлении.

Методы изучения пассажиропотока:

Анкетный метод обследования перевозок пассажиров основан на заполнении гражданами или специальными учетчиками анкеты опроса о количестве поездок, цели и способах передвижения, маршрутах следования, местах пересадки, времени передвижения и для выяснения других вопросов, в зависимости от цели проводимого обследования.

Отчетно-статистические методы основаны на использовании данных действующей системы учета и отчетности по перевозкам. Практическое применение ограничено наличием учетных показателей. Метод является основным при обследованиях, проводимых на междугородных и международных маршрутах. В городах отчетно-статистический метод дает информацию об общем объеме перевозок пассажиров, распределении часовой выручки автомобилей-такси.

Экспериментальные методы основаны на обследованиях, проводимых по разработанным программам, методикам. Этот метод является основным для обследования входов-выходов на внутригородских и пригородных маршрутах.

Расчетно-аналитические методы основаны на использовании моделей пассажирообразования и пассажиропоглощения, моделях прогноза показателей, характеризующих потребности в перевозках. Область применения- уточнение и корректировка данных, полученных при проведении обследований.

Глазомерный метод применяет водитель автобуса, которому перед выездом на линию выдают специальную форму. Находясь на наиболее пассажиронапряженном перегоне маршрута, водитель на глаз оценивает наполнение автобуса пассажирами. Силуэтный метод используется при обследовании наполнения автобусов на остановках маршрута. Прошедшие

предварительную подготовку учетники визуально оценивают наполнение автобуса «на просвет». При обследовании учетник записывает в форму время прохождения автобуса определенного типа с наполнением, соответствующим наиболее похожему силуэту.

Весовой метод подсчета наполнения салона пассажирами предусматривает использование датчиков, смонтированных на пневморессорах автобуса. Датчики формируют сигналы, пропорциональные массе пассажиров, находящихся в автобусе. Средняя масса пассажира применяется равной 70 кг.

Табличный метод применяется в двух вариантах - обследование проводится в автобусе или на остановочных пунктах. Во время обследования в автобусах учетчики располагаются около дверей и заполняют специальную табличную форму. На каждом остановочном пункте учетчик подсчитывает число вышедших и вошедших пассажиров, и делает в форме соответствующую запись.

Автоматизированный метод обеспечивает снижение трудоемкости и стоимости обследования пассажиропотока. Регистратор состоит из датчиков, фиксирующих вход и выход пассажиров, блока регистрации данных и блока питания, подключаемого к бортовой электросети автобуса. Определение направления движения пассажиров (вход или выход) обеспечивает логическое устройство блока регистрации.

Опросный метод обеспечивают учетчики, располагающиеся в автобусах у каждой двери. Они опрашивают вошедших пассажиров: до какой остановки они едут, совершают ли при поездке пересадки и на какие маршруты. Данные вносят в таблицу.

Талонный метод основной при определении межостановочных корреспонденций. Каждому пассажиру при посадке вручают специальный талон, сдаваемый учетчику при выходе из автобуса. Расчетно - аналитический метод позволяет рационализировать объем обследования корреспонденций.

Достоверную картину корреспонденции обеспечивает обследование только всех выполняемых рейсов автобусов.

На маршруте № 49 обследование пассажиропотока проводилось визуальным методом.

Таблица 3 - Пассажиропоток по часам суток

Часы суток	Перевезено пассажиров
Прямое направление	Обратное направление	В обоих направлениях

Таблица 4 - Пассажиропоток по участкам маршрута

Прямое направление

Таблица 5 - Пассажиропоток по участкам маршрута

Обратное направление

2.1.1 Определение пассажирооборота

Р = Рпр+ Роб (пасс.-км), (2.1)

где Рпр - пассажирооборот в прямом направлении, пасс.-км

Роб - пассажирооборот в обратном направлении, пасс.-км

Р = 27935+ 26501 = 54436 пасс.-км

Пассажирские перевозки представляют собой одну из важных отраслей экономики. Одной из главных проблем предприятий пассажирского транспорта является недополучение значительных сумм доходов, что в итоге сказывается на качестве самих перевозок и обслуживании пассажиров. Практически перед всеми предприятиями стоит вопрос повышения эффективности работы и экономии ресурсов, поэтому учет количества пассажиров становится одной из важнейших задач.

Преимущества САС

Система автоматического счета (САС) пассажиров может принести пользу как автобусным и железнодорожным операторам, так и пассажирам: у первых появляется возможность сопоставлять количество пассажиров с информацией об оплате для успешной борьбы с «безбилетниками», а вторые могут получать в реальном времени информацию о нахождении транспортного средства (ТС) на маршруте и о наличии в нем свободных мест.

Кроме того, возможности системы могут быть расширены для планирования технического обслуживания с учетом интенсивности использования транспорта, что позволит оптимизировать нагрузку ТС по регионам или периодам времени, а также контролировать качество обслуживания.

С помощью таких систем могут быть развернуты следующие приложения:

оптимизация наличия ТС;
выявление «зайцев» в общественном транспорте;
повышение эффективности использования ТС за счет управления автопарком и планирования техобслуживания;
ограничение количества людей для обеспечения безопасности;
анализ транспортных потоков в городах.

Диаграмма (рис. 1) демонстрирует вариант работы САС пассажиров. Датчики установлены в региональных поездах на маршруте Венеция–Беллуно. Они считают количество входящих и выходящих людей на каждой станции и в привязке к системе оплаты позволяют выявлять наличие безбилетных пассажиров.

Рис. 1. Пример построения отчета в системе подсчета пассажиров

Вопросы учета количества пассажиров являются актуальными не только для городского общественного транспорта, но также и для пригородных поездов и метро. Кроме такой важной задачи, как отлов «зайцев», САС помогают оптимизировать график движения поездов по различным направлениям, так как с их помощью можно собрать статистику о том, сколько пассажиров, на каких станциях, а также в какое время производят посадку и высадку. Данные системы могут улучшить предоставляемый сервис не только на самом транспорте, но и в аэропортах, на вокзалах и?т. д. Счетчики могут контролировать, например, количество людей, находящихся в очереди на паспортный контроль, чтобы при необходимости варьировать количество работающих пунктов проверки; информация об ожидающих посадки в самолет позволяет оптимизировать движение автобусов от терминала до самолета. Учет количества пассажиров также может быть полезен и для речного/морского транспорта, чтобы, например, избежать перегрузки паромов и теплоходов, которая может привести к трагическим последствиям.

Проблемы и решения

Внедрение новых технологий позволяет улучшать работу системы транспорта. Подсчет пассажиров в прошлом был достаточно сложной задачей. Первоначально водителям приходилось самим вручную
подсчитывать количество пассажиров, что было достаточно сложной задачей и не давало точных результатов. Несмотря на развитие технологий датчиков (светочувствительные, инфракрасные, тепловые датчики), системам, построенным на их базе, так и не удается точно подсчитывать пассажиропоток. Пассажиры могут быть разного роста, находиться в инвалидном кресле, перемещаться с разной скоростью, учет может вестись в разных погодных условиях в течение суток. Большинство датчиков в таких условиях не способно обеспечить достоверную работу. Для более эффективного подсчета требуются новые технологии, способные работать в жестких условиях, при различном освещении и проводить точный счет при одновременном проходе большого потока людей. Одной из таких технологий, используемых в датчиках компании Eurotech, является стереоскопическое видение.

Технология стереоскопического видения

Рис. 2. Счетчик людей DynaPCN 10-20 компании Eurotech

Счетчик DynaPCN 10-20 производства компании Eurotech (рис. 2) - это компактное устройство, базирующееся на бесконтактной технологии стереоскопического видения, специально разработанное для подсчета количества вошедших/вышедших пассажиров поездов, автобусов, вагонов метро и т. д.

Естественно, наиболее важной характеристикой для подобных устройств является точность подсчета. Хорошо спроектированный датчик должен быть интеллектуальным и гибко настраиваемым, чтобы учитывать различия роста пассажиров или прохождение несколькими пассажирами границы счета одновременно. В DynaPCN 10-20 высокая точность достигается благодаря применению двух стереоскопических камер и четырех инфракрасных светодиодов высокой яркости.

Стереоскопические камеры захватывают изображение под датчиком и обрабатывают эти данные в режиме реального времени с помощью специального сложного алгоритма. Алгоритм анализирует высоту, форму любых попадающих в поле зрения объектов и направление их движения. Он точно идентифицирует человека по характерным частям тела - достаточно выделить лишь голову или плечи, чтобы распознать человека с минимальным уровнем погрешности. Когда датчик определяет направление движения человека, соответствующие счетчики инкрементируются, сохраняя при этом и информацию о текущем времени. Временной срез интенсивности потока пассажиров позволит оптимально планировать маршруты движения в зависимости от загруженности в конкретные временные отрезки. Благодаря применению передовых технологий подсчета пассажиров DynaPCN 10-20 позволяет получить точность 97% при эксплуатации в реальных условиях.

Гибкий монтаж

Конструктив DynaPCN обеспечивает легкий и незаметный монтаж заподлицо в межпотолочном пространстве над дверным проемом и может быть адаптирован к дверям и крышам различных конструкций. Угол оптической панели может изменяться, что дает возможность размещать датчик в различных местах, в том числе на негоризонтальных поверхностях. Наличие специализированных каналов дискретного ввода/вывода для подключения к датчикам состояния дверей и легкая интеграция нескольких датчиков в одну систему счета упрощают установку в любой вид транспорта.

САС от Eurotech постоянно эволюционирует. Она стала более гибкой в плане высоты установки счетчика для широких дверей. Для дверей шириной до 1,8 м теперь необходим только один DynaPCN, установленный на высоте порядка 2 м. Предыдущие версии счетчиков требовали установки для таких широких дверей двух датчиков, но обновленное программное обеспечение позволяет захватывать изображение с двух камер в одном устройстве и строить на его основе 3D-модель.

В случае если размер дверей превышает контролируемую датчиком область, можно установить два датчика и более, определив в настройках каждого устройства свою зону нечувствительности в перекрывающихся областях для обеспечения корректного счета (рис. 3).

Рис. 3. Пример использования датчиков для узких и широких дверей

Защищенное исполнение

Счетчики пассажиров должны работать в широком диапазоне различных условий и воздействий окружающей среды. Разная освещенность и другие внешние факторы могут приводить к ошибкам во время счета у многих решений, доступных сейчас на рынке. Счетчик DynaPCN специально разработан для работы на транспорте и был протестирован в широком температурном диапазоне и при воздействии вибрации. Таким образом, это решение может быть применено для работы в жестких условиях эксплуатации. Чтобы получить высокую точность при различном освещении, DynaPCN использует интегрированную светодиодную инфракрасную подсветку
высокой яркости, что позволяет производить точный подсчет пассажиров при любом освещении, даже в темноте.

DynaPCN предлагает набор дискретных входов/выходов, с помощью которых он может непосредственно связываться с интеллектуальными дверями или системами управления движением, гарантируя тем самым лучшую производительность при счете. Например, дискретные входы могут быть подключены к датчикам открытия/закрытия дверей, что позволит включать/отключать счет при соответствующих условиях.

Подключение счетчика с помощью Power-over-Ethernet (PoE)

DynaPCN подключается к бортовому компьютеру через интерфейс RS-485, и по мере развития в транспортных средствах таких технологий, как использование информационно-развлекательного сервиса, переходит к работе в сети Ethernet. Используя стандартное Ethernet-подключение, DynaPCN 10-20 может легко интегрироваться в существующие бортовые сети. Поддерживается также технология Power-over-Ethernet (PoE), где питание подается по кабелю Ethernet, что упрощает установку DynaPCN в транспортном средстве. Возможность настройки IP-адресов позволяет организовать удаленное управление и обновление программного обеспечения датчика. Опциональная поддержка RS-485 позволяет применять DynaPCN не только на транспорте, но и в других отраслях, например в розничной торговле.

Работа в системе

Каждый датчик является законченным решением. Его достаточно установить и подключить к бортовому компьютеру по RS-485 или Ethernet, произвести настройку, и он готов к работе. При помощи простого набора команд информация о событиях счета может быть считана с датчиков. Счетчики имеют встроенную память, в которой можно хранить более 1 млн событий счета. Есть ряд сценариев работы с датчиком:

Другие варианты применения САС

Альтернативным вариантом использования DynaPCN является применение его для подсчета количества посетителей магазинов. Датчик может быть подключен к облачному сервису Eurotech Everyware Device Cloud для быстрого доступа к данным. Заказчик может соотнести количество людей, входящих в различные магазины (в составе сети), с количеством совершаемых покупок, чтобы определить эффективность работы различных магазинов и проблемы, связанные с их местоположением. Кроме того, в зависимости от количества людей в помещении можно осуществлять регулировку работы системы вентиляции, освещения и т. д.

Другим вариантом использования DynaPCN является организация уборки туалетов в зависимости от количества посетителей. Обычно уборка туалетов в крупных зданиях базируется на временны‘ х циклах, рассчитанных по нормативам. Эти нормативы определяют также и количество персонала, необходимого для выполнения работ по заданному графику. Такой подход имеет ряд подводных камней:

Не учитывается фактическое использование туалетов. Это означает, что наиболее посещаемые из них убираются с той же периодичностью, что и менее посещаемые. Соответственно, одни убираются неоправданно часто, в то время как другие не убираются должным образом.
В расчет не берется время суток (интервал между уборками практически постоянен) и изменение загруженности в зависимости от дня недели, что опять-таки приводит как к неэффективности уборки, так и к неэффективности занятости персонала.
Не учитываются пиковые события.

Проведенный статистический анализ показал, что нет никакой зависимости как от времени суток, так и от дня недели. Строить график работ только по ним весьма неэффективно. Для оптимизации работы была использована система счета людей от компании Eurotech. На каждой двери устанавливаются счетчики, данные с которых собираются в центральном компьютере. При достижении заданного значения прошедших посетителей выдается команда на уборку конкретного помещения. Такой подход в отличие от стандартных методов позволяет значительно повысить качество и эффективность работ по уборке.

Выгода для пользователей: с точки зрения посетителя, качество содержания объектов значительно улучшается, в периоды пиковой нагрузки туалеты убираются чаще, чем ранее, так что они редко остаются грязными.

Преимущества для менеджмента зданий: данная система позволяет собирать в режиме реального времени информацию о закономерностях использования всех туалетов в здании. На основе этих данных можно отследить закономерности использования и их взаимосвязи с другими событиями, что позволит делать прогнозы и оптимизировать график работы персонала, переориентируя сотрудников на другие работы, и т. д. При этом оптимизируется и расход моющих средств.

Счетчик пассажиров компании Eurotech, основанный на технологии стереоскопического видения, позволяет получать точные результаты в различных, в том числе и жестких условиях эксплуатации. При подключении к бортовому компьютеру он становится высокоэффективной САС, способной лучшим образом организовать работу транспорта, а также решать другие задачи, такие как контроль посетителей в магазинах и общественных местах.

Успешное решение вопросов рациональной организации перевозок пассажиров и эффективного использования подвижного состава невозможно без систематического изучения характера изменений пассажиропотоков транспортной сети. Изучение пассажиропотоков позволяет выявить их распределение по времени, длине маршрутов и направлениям движения. При проведении исследований пассажиропотоков используют различные методы. Существующие методы обследования пассажиропотоков можно классифицировать по ряду признаков.

1. По длительности охватываемого периода различают:
- - систематические обследования;
- - разовые обследования.

Систематические обследования проводятся ежедневно в течение всего периода движения транспортных средств по маршруту, как правило, работниками службы эксплуатации пассажирских транспортных предприятий.

Разовыми обследованиями называются кратковременные обследования, проводимые в рамках разработанной программы, определяемой поставленными целями: открытие или закрытие маршрута, определение вместимости и потребного количества подвижного состава и др.

2. По ширине охвата транспортной сети различают:
- - сплошные обследования;
- - выборочные обследования.

Сплошные обследования проводятся одновременно по всей транспортной сети обслуживаемого района. Они требуют привлечения большого числа работников (учетчиков). По результатам сплошных обследований решаются глобальные вопросы: эффективность функционирования транспортной сети, направления ее развития, координация работы различных видов транспорта, изменение схемы маршрутов, выбор видов транспорта в соответствии с мощностью пассажирских потоков и др.

Выборочные обследования проводятся по отдельным районам маршрутной сети, конфликтным точкам или некоторым маршрутам с целью решения локальных, частных, более узких и конкретных задач.

3. По способу проведения выделяют:
- - анкетные обследования;
- - отчетно-статистические обследования;
- - натурные обследования;
- - автоматизированные обследования.

Анкетный метод, как правило, охватывает всю маршрутную сеть обслуживаемого района и позволяет выявить пассажиропотоки по всем видам транспорта. Для него характерно сплошное обследование. Анкетный метод позволяет установить потенциальную подвижность населения: реальные потребности в перемещениях по количеству и направлениям вне зависимости от существующей маршрутной сети. Этот метод предусматривает получение необходимых сведений с помощью предварительно разработанных специальных опросных анкет. Успех анкетного обследования и достоверность полученных данных во многом определяются характером, простотой и ясностью поставленных вопросов. Поэтому форма анкеты должна быть тщательно продумана согласно поставленной цели и предусматривать возможность ее машинной обработки. Анкетирование проводится в местах массового скопления населения. Наибольший эффект анкетное обследование дает при опросе по месту работы населения: на основных пассажирообразующих и пассажиропоглощающих пунктах обслуживаемого района. В этом случае к опросу могут привлекаться сотрудники организаций (работники отдела кадров). Сложность данного метода обследования заключается в обработке анкет. С целью снижения трудоемкости обработки вопросы и ответы анкеты могут кодироваться и затем обрабатываться с применением ЭВМ.

Отчетно-статистический метод обследования опирается на данные билетно-учетных листов и количество проданных билетов. Помимо проданных билетов, необходимо учитывать число лиц, перевезенных по месячным проездным билетам, служебным удостоверениям, лиц, пользующихся правом бесплатного льготного проезда, а также не приобретших билет. С использованием отчетных данных можно определить объемы перевозок по отдельным маршрутам, установить распределение пассажиропотоков по часам суток, дням недели и пр. Но данный метод не позволяет оценить распределение пассажиропотока по участкам маршрута, то есть установить максимальную загруженность подвижного состава на маршруте.

Натурные обследования предполагают получение информации о фактических передвижениях пассажиром путем непосредственного взаимодействия с ними. Натурные обследования могут быть талонными; табличными; визуальными; силуэтными; опросными.

Талонный метод обследования пассажиропотоков позволяет установить информацию о мощности пассажиропотока по длине маршрута и времени суток, о пассажирообмене остановочных пунктов, корреспондентных связях, средней дальности поездки пассажира, наполнении подвижного состава и т. Д. Для проведения обследования в салоне каждого транспортного средства (возле дверей) располагаются учетчики. В процессе обследования учетчики на каждой остановке маршрута выдают всем входящим в салон транспортного средства пассажирам талоны, предварительно отметив номер остановки, на которой вошел пассажир. Для каждого направления движения применяются свои талоны, как правило, разного цвета, с возрастающими или убывающими номерами остановок. При выходе из транспортного средства пассажиры сдают талоны, а учетчики отмечают номер остановки, на которой пассажир вышел. Если пассажир совершает пересадку, он делает соответствующую отметку на талоне (отрывает корешок). На конечной остановке учетчики сдают контролеру использованные талоны за конкретный рейс и получают новые. Для проведения обследования этим методом необходима предварительная подготовка, которая включает разработку программы и расчет потребного количества учетчиков и контролеров. Программа обследования определяет технологическую последовательность проведения работ с указанием сроков. Качество получаемой информации во многом зависит от четкости работы учетчиков и контролеров, а также от подготовленности и осведомленности пассажиров.

Табличный метод обследования проводится учетчиками, которые также располагаются внутри транспортного средства возле каждой двери. Учетчики снабжаются таблицами обследования, в которых указывается общая информация о транспортном средстве, номер рейса, время отправления, остановочные пункты маршрута для каждого направления. По каждому остановочному пункту рейса учетчики заносят в соответствующие графы число вошедших и вышедших пассажиров, а затем подсчитывают наполнение на участках между остановочными пунктами маршрута. Учет пассажиров ведется каждым учетчиком раздельно, а обработка полученных данных - совместно. Табличный метод можно применять при систематическом и разовом, сплошном и выборочном обследованиях. При сплошном и систематическом обследованиях форма таблиц должна позволять обработку данных обследования с использованием ЭВМ.

Визуальный (глазомерный) метод обследования применяется для сбора данных на остановочных пунктах со значительным пассажирообменом. Учетчики визуально определяют наполнение транспортного средства по условной бальной системе, и эти сведения заносят в таблицы. Например, 1 балл присваивается, когда в салоне транспортного средства есть свободные места для сидения; 2 балла - когда все места для сидения заняты; 3 балла - когда пассажиры стоят свободно в проходах и накопительных площадках; 4 балла - когда номинальная вместимость использована полностью и 5 баллов - когда транспортное средство переполнено и часть пассажиров остается на остановке. Баллы в таблицу заносят соответственно марке и модели транспортного средства. Зная вместимость конкретной марки и модели, можно от баллов перейти к числу перевезенных пассажиров. При помощи данного метода могут быть получены данные о наполняемости подвижного состава по участкам маршрута, но он не позволяет установить реальный объем перевезенных пассажиров по маршруту в целом и характере корреспонденций. Визуальным методом обследования могут проводиться водителями или кондукторами, которым выдается соответствующая таблица. По окончании смены таблицы сдают линейным диспетчерам, а в отделе эксплуатации их обрабатывают и определяют число пассажиров, проехавших по маршрутам и участкам. Этот метод применяется в основном при выборочном обследовании.

Силуэтный метод аналогичен визуальному методу. Только вместо балльной оценки наполнения транспортных средств применяется набор силуэтов по типам подвижного состава. Учетчики подбирают номер силуэта, совпадающий с наполнением транспорта, и отмечают его в таблице. Каждому силуэту соответствует определенное число пассажиров. На основе собранных данных о силуэтах подсчитывается число находящихся в салоне пассажиров при движении транспортного средства по участку маршрута.

Опросный метод обследования пассажиропотоков предлагает использование учетчиков, которые, находясь в салоне пассажирского транспорта, спрашивают входящих пассажиров о пункте выхода, пересадках, цели поездки и фиксируют эту информацию. Опросный метод относится к натурным обследованиям и отличается от анкетного обследования потому, что опрос проводится только среди непосредственных пользователей пассажирского транспорта. Этот метод позволяет получать данные о корреспонденции пассажиров, что помогает корректировать маршруты и разрабатывать организационные мероприятия по уменьшению времени поездки и сокращении пересадок пассажиров.

Автоматизированные методы обеспечивают получение информации о пассажиропотоках в обработанном виде без привлечения к непосредственному сбору таких сведений людей. Существуют несколько методов автоматизированного обследования пассажиропотоков, в частности, контактные; неконтактные; косвенные; комбинированные.

Контактные методы позволяют получать данные о пассажиропотоках через непосредственное воздействие пассажиров на технические средства. Одним из способов получения информации может быть использование автоматических устройств с экраном и клавиатурой. Потенциальные пассажиры (жители населенного пункта, приезжие и т.п.) вводят информацию о потребностях в перемещениях в автоматическое устройство нажатием соответствующих клавиш. Устройства могут размещаться в пассажирообразующих и пассажиропоглощающих узлах (вокзалы, торговые центры и др.), а также на остановочных пунктах. Такой способ обследований позволяет получить информацию о корреспонденции пассажиров, подвижности населения и провести социологический опрос об уровне удовлетворенности населения работой транспорта и др. Полученная информация может применяться для оптимизации схемы маршрутов, изменения графиков движения и др.

Неконтактные методы используют фотоэлектрические приборы. При фотоэлектрическом учете перевозимых пассажиров используют фотопреобразователи, которые устанавливают в дверных проемах или на наружной стороне транспортного средства по два на каждый поток посадки-высадки пассажиров. При входе или выходе пассажиры пересекают пучок световых лучей, поступающих к фотодатчикам, которые фиксируют движение пассажиров. Электрические импульсы от фотодатчиков поступают в блок дешифровки и в зависимости от очередности поступления направляются в регистр входящих и выходящих пассажиров. Блок цифровой индикации суммирует число вошедших и вышедших пассажиров на каждой остановке. К недостаткам этого метода следует отнести сложность настройки и наладки фотоэлектрических датчиков, большие неточности (до 25%) работы в часы пик.

Косвенный метод учета перевозимых пассажиров предполагает использование специальных устройств, позволяющих взвешивать одновременно всех пассажиров транспортного средства с последующим делением общей массы пассажиров на среднюю массу (70 кг). Общая масса пассажиров определяется при помощи тензометрических преобразователей, расположенных на подушках рессор. Данные обследования представляются в виде эпюр пассажиропотоков по участкам маршрута.

Комбинированный метод учета пассажиров предполагает совместное использование каких-либо автоматизированных методов одновременно, например, косвенного и неконтактного. Это повышает полноту и точность собираемой информации. Автоматизированные обследования пассажиропотоков обеспечивают постоянное и непрерывное получение информации об объемах перевозок с относительно небольшими затратами, так как нет необходимости задействовать большое количество людей и дополнительно обрабатывать собранную информацию .

На рисунке 9.4 приведено графическое изображение классификации методов обследования пассажиропотоков.

Рисунок 9.4 - Классификация методов обследования пассажиров