Математическая модель динамического формирования маршрутов общественного транспорта по индивидуальным запросам пассажиров для территорий с низкой плотностью населения

  • Svetlana S. Titova ФГБОУ ВО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»
  • Andrey V. Ostroukh ФГБОУ ВО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»
Ключевые слова: on-demand маршруты, demand-responsive transport, маршрутизация, математическая модель, пассажирские перевозки, качество пассажирских перевозок, доступность транспортных услуг

Аннотация

Обоснование. Организация маршрутов общественного транспорта по индивидуальным запросам пассажиров (on-demand маршрутов) на автобусах малого класса в населенных пунктах с низкой плотностью населения становится актуальной задачей в связи с необходимостью повышения эффективности транспортных систем в условиях ограниченных финансовых и материальных ресурсов. Традиционные схемы регулярных маршрутов зачастую оказываются нерентабельными и недостаточно удобными для жителей таких территорий, что приводит к снижению уровня транспортной доступности и ухудшению качества жизни населения. Современные технологии и математическое моделирование позволяют разработать гибкие и экономичные решения, способные адаптироваться к особенностям низкоплотностных регионов и минимизировать затраты на организацию транспортных услуг.

Необходимость оптимизации транспортных потоков приобретает особую значимость в свете глобальных тенденций устойчивого развития и экологичности. Разработка моделей, позволяющих снизить эксплуатационные расходы и уменьшить углеродный след транспортных операций, соответствует современным требованиям к рациональному использованию природных ресурсов и энергоэффективности.

Создание эффективных механизмов управления on-demand маршрутами имеет высокую социальную значимость, способствуя обеспечению равных возможностей для всех слоев населения, независимо от их географического положения и материального достатка.

Цель. Разработать математическую модель для организации on-demand маршрутов пассажирских перевозок на автобусах малого класса в населенных пунктах с низкой плотностью населения, обеспечивающую максимальную эффективность и экономичность транспортных услуг.

Материалы и методы. В работе использовался комплексный подход к разработке математической модели организации маршрутов по требованию. Исследование базировалось на анализе реальных условий функционирования автобусного сообщения в регионах с низкой плотностью населения. Модель учитывала следующие параметры: количество населенных пунктов и их географическое расположение, объем пассажиропотока, технические характеристики автобусов малого класса, временные ограничения и финансовые показатели работы транспортных предприятий. Оптимизация маршрутов осуществлялась с помощью алгоритмов динамического программирования, учитывающих переменную структуру спроса и ограниченность ресурсов. Практическая апробация модели проведена на базе данных конкретного региона с низкой плотностью населения, что позволило получить достоверные результаты и сделать выводы об эффективности предложенного подхода к организации транспортного обслуживания.

Результаты. Проведен комплексный анализ существующих подходов к организации маршрутов по требованию и определены ключевые факторы, определяющие их эффективность. Разработана математическая модель, учитывающая специфику населенных пунктов с низкой плотностью населения, включая неравномерность распределения спроса, большие расстояния между населенными пунктами и ограниченные финансовые ресурсы. Исследованы различные алгоритмы оптимизации маршрутов и выбран наиболее подходящий метод для решения поставленной задачи. Проведено численное моделирование предложенной модели на примере конкретного региона и оценена ее эффективность в сравнении с существующими схемами перевозок. Разработаны рекомендации по внедрению предложенной модели в реальную практику транспортных организаций, работающих в условиях низкой плотности населения.

EDN: NVUBDZ

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Svetlana S. Titova, ФГБОУ ВО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»

старший преподаватель, аспирант

Andrey V. Ostroukh, ФГБОУ ВО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»

доктор технических наук профессор

Литература

Pei-Yu Chen, & Shin-Yi Wu. (2012). The Impact and Implications of On-Demand Services on Market Structure. Information Systems Research, 24(3). https://doi.org/10.1287/isre.1120.0451

Terry A. Taylor. (2018). On-Demand Service Platforms. Manufacturing & Service Operations Management, 20(4). https://doi.org/10.1287/msom.2017.0678

Juluri, P., Tamarapalli, V., & Medhi, D. (2016). Measurement of Quality of Experience of Video-on-Demand Services: A Survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 18(1), 401–418. https://doi.org/10.1109/COMST.2015.2401424

Bai, J., So, K. C., Tang, C. S., Chen, X., & Wang, H. (2018). Coordinating Supply and Demand on an On-Demand Service Platform with Impatient Customers. Manufacturing & Service Operations Management, 21(3). https://doi.org/10.1287/msom.2018.0707

Донской, П., & Малахальцев, П. (2019). On demand: адаптивные маршруты общественного транспорта. Городские исследования и практики, 4(4), 93–125. https://doi.org/10.17323/usp44201993-125 EDN: https://elibrary.ru/OEDOBV

Иванов, О. Н., Листов, Н. О., & Остроух, А. В. (2017). Исследование технических характеристик электробусов, как перспективных видов наземного пассажирского транспорта. International Journal of Advanced Studies, 7(4-2), 29–48. EDN: https://elibrary.ru/ZMIHGL

Листов, Н. О., Иванов, О. Н., & Остроух, А. В. (2017). Совершенствование автоматизированной системы контроля пассажиропотока. International Journal of Advanced Studies, 7(4-2), 49–58. EDN: https://elibrary.ru/ZMIHGV

Kuftinova, N. G., & Ostroukh, A. V. (2014). Development of an Automated System of Survey Passenger Traffics. International Journal of Advanced Studies, 4(4), 3–9. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2014-4-1 EDN: https://elibrary.ru/TEBOER

Ostroukh, A. V., & Polgun, M. B. (2013). Automation of Processes Supervisory Control Urban Passenger Transport. International Journal of Advanced Studies, 3(3), 3–9. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2013-3-1 EDN: https://elibrary.ru/RUNXID

Ostroukh, A. V., & Polgun, M. B. (2013). New Approaches to Development of Automated Supervisory Systems of Industrial Enterprises Transport. International Journal of Advanced Studies, 3(4), 3–7. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2013-4-1 EDN: https://elibrary.ru/QBIDCV

Куфтинова, Н. Г., Остроух, А. В., Суркова, Н. Е., & Баринов, К. А. (2020). Прогнозирование транспортных потоков агломераций на основе нейронной сети. Промышленные АСУ и контроллеры, (11), 40–45. https://doi.org/10.25791/asu.11.2020.1235 EDN: https://elibrary.ru/ABWTIO

Польгун, М. Б., Остроух, А. В., Николаев, А. Б., & Ефименко, Д. Б. (2013). Автоматизация процессов диспетчерского управления городским пассажирским транспортом. Промышленные АСУ и контроллеры, (5), 10–16. EDN: https://elibrary.ru/SKEOYJ

Ostroukh, A. V., Surkova, N. E., Vorobieva, A. V., & Polgun, M. B. (2015). Automated Supervisory Control System of Urban Passenger Transport. ARNP Journal of Engineering and Applied Sciences, 10(10), 4334–4340. EDN: https://elibrary.ru/UGFLYX

Михневич, И. М., & Белехов, А. А. (2024). Метод оценки целесообразности внедрения транспорта по запросу в городских и пригородных зонах. Мир транспорта и технологических машин, (2-2), 32–41. https://doi.org/10.33979/2073-7432-2024-2-2(85)-32-41 EDN: https://elibrary.ru/OJFRDA

Мороз, Д. Г., Титова, С. С., & Чернышев, А. А. (2019). Применение методов анализа пассажиропотоков к реформированию пассажирской транспортной системы района Левобережный города Москвы. Мир транспорта, 17(5), 268–284. https://doi.org/10.30932/1992-3252-2019-17-5-268-284 EDN: https://elibrary.ru/LQZKAR

Собесский, Р. Р., & Шевырев, Л. Ю. (2018). Развитие технологий общественного транспорта DRT. В Перспективные технологии в эксплуатации транспортных и транспортно-технологических комплексов (с. 83–84). Зерноград: Азово-Черноморский инженерный институт. EDN: https://elibrary.ru/XZXPIT

Титова, С. С. (2018). Проблемы качества перевозки пассажиров в условиях городской агломерации. Молодой ученый, (23), 241–245. EDN: https://elibrary.ru/XQGCZN

Chen, P.-Y., & Wu, S.-Y. (2012). The impact and implications of on-demand services on market structure. Information Systems Research, 24(3). https://doi.org/10.1287/isre.1120.0451

Taylor, T. A. (2018). On-demand service platforms. Manufacturing & Service Operations Management, 20(4). https://doi.org/10.1287/msom.2017.0678

Juluri, P., Tamarapalli, V., & Medhi, D. (2016). Measurement of quality of experience of video-on-demand services: A survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 18(1), 401–418. https://doi.org/10.1109/COMST.2015.2401424

Bai, J., So, K. C., Tang, C. S., Chen, X., & Wang, H. (2018). Coordinating supply and demand on an on-demand service platform with impatient customers. Manufacturing & Service Operations Management, 21(3). https://doi.org/10.1287/msom.2018.0707

Donskoy, P., & Malakhaltsev, P. (2019). On demand: adaptive public transport routes. City Studies and Practices, 4(4), 93–125. https://doi.org/10.17323/usp44201993-125 EDN: https://elibrary.ru/OEDOBV

Ivanov, O. N., Listov, N. O., & Ostroukh, A. V. (2017). Investigating technical characteristics of electric buses as promising modes of ground passenger transport. International Journal of Advanced Studies, 7(4-2), 29–48. EDN: https://elibrary.ru/ZMIHGL

Listov, N. O., Ivanov, O. N., & Ostroukh, A. V. (2017). Improvements in automated passenger flow monitoring systems. International Journal of Advanced Studies, 7(4-2), 49–58. EDN: https://elibrary.ru/ZMIHGV

Kuftinova, N. G., & Ostroukh, A. V. (2014). Development of an automated system of survey passenger traffics. International Journal of Advanced Studies, 4(4), 3–9. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2014-4-1 EDN: https://elibrary.ru/TEBOER

Ostroukh, A. V., & Polgun, M. B. (2013). Automation of supervisory control processes in urban passenger transport. International Journal of Advanced Studies, 3(3), 3–9. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2013-3-1 EDN: https://elibrary.ru/RUNXID

Ostroukh, A. V., & Polgun, M. B. (2013). New approaches to development of automated supervision systems for enterprise transport. International Journal of Advanced Studies, 3(4), 3–7. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2013-4-1 EDN: https://elibrary.ru/QBIDCV

Kuftinova, N. G., Ostroukh, A. V., Surkova, N. E., & Barinov, K. A. (2020). Prediction of traffic flows in metropolitan areas using neural networks. Industrial Automatic Control Systems and Controllers, (11), 40–45. https://doi.org/10.25791/asu.11.2020.1235 EDN: https://elibrary.ru/ABWTIO

Polgun, M. B., Ostroukh, A. V., Nikolaev, A. B., & Efimenko, D. B. (2013). Automation of dispatching processes in urban passenger transport. Industrial Automatic Control Systems and Controllers, (5), 10–16. EDN: https://elibrary.ru/SKEOYJ

Ostroukh, A. V., Surkova, N. E., Vorobieva, A. V., & Polgun, M. B. (2015). Automated supervisory control system of urban passenger transport. ARNP Journal of Engineering and Applied Sciences, 10(10), 4334–4340. EDN: https://elibrary.ru/UGFLYX

Mikhnevich, I. M., & Belehov, A. A. (2024). Method for evaluating feasibility of implementing request-based transport in urban and suburban zones. World of Transport and Technological Machines, (2-2), 32–41. https://doi.org/10.33979/2073-7432-2024-2-2(85)-32-41 EDN: https://elibrary.ru/OJFRDA

Moroz, D. G., Titova, S. S., & Chernyshev, A. A. (2019). Application of passenger flow analysis methods to reform the passenger transport system of Levoberezhny district in Moscow. World of Transport, 17(5), 268–284. https://doi.org/10.30932/1992-3252-2019-17-5-268-284 EDN: https://elibrary.ru/LQZKAR

Sobessky, R. R., & Shevyrev, L. Y. (2018). Development of DRT public transport technologies. In Prospective Technologies in Exploitation of Transport and Transport-Technological Complexes (pp. 83–84). Zernograd: Azovo-Chernomorsky Engineering Institute. EDN: https://elibrary.ru/XZXPIT

Titova, S. S. (2018). Problems of passenger transportation quality in urban agglomerations. Young Scientist, (23), 241–245. EDN: https://elibrary.ru/XQGCZN


Просмотров аннотации: 40
Загрузок PDF: 21

Опубликован
2025-03-31
Как цитировать
Titova, S., & Ostroukh, A. (2025). Математическая модель динамического формирования маршрутов общественного транспорта по индивидуальным запросам пассажиров для территорий с низкой плотностью населения. Transportation and Information Technologies in Russia / Транспорт и информационные технологии, 15(1), 151-167. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2025-15-1-354
Раздел
Оригинальные статьи