Modelovanie dopravy a prieskumy Marián Gogola Žilinská univerzita v Žiline Čo je dopravný model Zjednodušený obraz predstavujúci reálne časti na základe matematických závislostí Dopravný model dopravné vzťahy Existuje aj model len čisto vizualizácianie je klasickým dopravným modelom Model sa približuje realite (má sa), nie je realitou! 1
Ten kto model tvorí: 1. porozumieť matematickým formuláciám a teórií Schopnosť vytvoriť vlastný model Schopnosť aplikovať modely na problémy v doprave Schopnosť prezentovať výsledky Ten kto model užíva Schopnosť využívať výsledky pre riešenia Pochopiť základným procesom modelu Podklad pre rozhodnutie Vedieť determinovať požiavdavky 2
Kde sa používa? Dopravné inžinierstvo Dopravné plánovanie Úrady (odbory dopravy,architekti,stavebné) Cieľ Vedieť objektívne posúdiť súčasný stav Správne identifikovať problémy Vedieť navrhnúť optimálne a efektívne riešenie Posúdiť možné alternatívy bez toho, aby sa reálne muselo budovať šetrí peniaze Overenie investícii prognózovať 3
Objektivita Viaczdrojové údaje Rešpektovanie matematických závislostí Nutné overiť reálnosť Kalibrovať Nadväzuje na seba alebo sú to len čiastkové é modely Oblasti modelovania Dopravná infraštruktúra,návrhy infraštruktúry (geometria, typ komunikácie) Zavedenie, úprava novej linky MHD Zavedenie, úprava cyklistickej komunikácie Environmentálne dopady A pod. 4
Ako sa mi zmení doprava ak budeme podporovať parkovanie? Aký bude mať dopad nové obchodné centrum Koľko dopravy mi vygeneruje Viem odviesť viac obyvateľov nejakým dopravným systémom? 5
Reálne využitie dopravných systémov Dopravná infraštruktúra (kapacita, rýchlosť) 90 % - automobilová doprava,parkovanie,10 % VOD Napr. cyklistická intenzita, teoretická 14 000 cyklistov/hod reálne menšia Prečo sa nepreferujú systémy, ktoré menej škodia mestu? Čo spôsobujú križovatky (lievik) Čo musím vedieť, ak chcem modelovať? Dokonalé poznanie územia 6
Aká je infraštruktúra? Aké má parametre (rýchlosť, intenzita, hustota, počet pruhov, geometrický tvar, a pod.) Čo chcem riešiť? Nový návrh alebo iba úprava 7
Akú metodiku potrebujem? Aké dáta mám Agregovanú (tradičná) Dezagregovanú (moderná náročnejšia na dáta) Ekonomickú kú analýzu Hodnotenie dopadov Aký softvér použijem? V súčasnosti veľa dostupných nástrojov Našťastie v zahraničí veľký výber Odlíšenie cena, možnosti, stupeň detailu a pod. 8
Telo = mesto Viaceré funkcie Ak dopravný systém nefunguje tak,ako má Infarkt kongescia 9
Dopravný systém nefunguje,tak ako má Úlohou mesta Zabezpečiť fungovanie mesta Dopravného systému Musí povedať, čo je priorita a čo nie Príklad z logistiky Súkromné firmy vzužívajú logitické metódy na efektívne vynakladanie peňazí a prostriedkov Nikdy by sa nesprávali neekonomicky Prečo č to nevedia aj mestá? 10
Aké dáta potrebujem? Iba ohľadne dopravnej infraštruktúre O obyvateľstve O danom území O využití územia Na čo sú nám prognózy v doprave? Prognózovanie je proces, v ktorom sa odhaduje budúci stav 11
Proces súčasnosť alternatívy Budúca situácia A:Environmentálna alternatíva B:Alternatíva infraštruktúry C:Alternatíva využitia cyklodopravy História dopravných modelov Klasické 4-stupňové agregované modely sa prvýkrát použili v 50-tych rokoch 20 storočia v USA (Detroit Area Transportation Study (DATS) a Chicago Area Transportation Study (CATS)). 70 roky 20 storočia oč dezagregované ego a modely ( Holandsko,USA, Nemecko..) 12
V zahraničí bežné využívanie dopravných modelov existujú dopravné úrady, spoločnosti, ktoré ich využívajú Mestá, regióny disponujú vlastnými modelmi Členenie prognózovania krátkodobé strednodobé dlhodobé Z hľadiska detailu: Makroskopické Mezoskopické ké Mikroskopické 13
Aká je skladba modelu? zadefinovanie parametrov (napr.dopravnej siete apod.) Databáza údajov Matematické formulovanie Grafický výstup Predpokladom pre dopravný model Vstupné údaje dáta Zdroje: Intenzity na komunikáciách Údaje od dopravcov a pod. Údaje z informačných systémov Štatistické údaje + 14
platí Aké dáta do modelu zadáte Také výstupy možno očakávať 1+1=3? Najjednoduchšie Intenzity Prieskumy križovatiek 15
Automatické dáta - cyklisti Zónové sčítanie 16
Križovatkové prieskumy Potrebujem naviac zistiť Kedy odchádzam? Kam? Za akým účelom? Akým druhom dopravy? na to mi slúži Dopravno sociologický prieskum 17
Dopravno-sociologický prieskum Dôležitá multimodalita vlak autobus auto bicykel chodci 18
Reťazce ciest autobus auto bicykel chodci Deľba prepravnej práce % 27 32 auto chodci bicykel 5 36 MHD 19
Dôležité systematické získavanie Pravidelne Kombinovať napr. so sčítaním SSC Mestá a obce aspoň 1x za 5 rokov Ako ich získať Ručne (face to face, telefonicky..) Automaticky Informačné technológie (internet,online formuláre) Problém môže byť ochrana údajov 20
Pravidlá Nutné rešpektovať určité zákonistosti Sčítanie cyklistov v zime nemôže sa použiť do generelu ako základ Musí byť celý rok Socio-ekonomický status Ekonomicky aktívny Deti v predškolskom veku Žiaci Študenti, vysokoškoláci Dôchodcovia Nezamestnaní a pod. 21
Ako sa budú meniť prepravné návyky medzi deťmi a dospelými? Bude nutné niečo zmeniť do budúcnosti Postavíme novú infraštruktúru alebo využijeme existujúcu Bude nutné prestaviť dopravný systém Ako? Kde a v akom rozsahu sa to prejaví? Domácnosti 1 člen Dvaja... Podľa príjmu 22
Realizácia pravidelne ( ideálne spojiť so sčítaním dopravy) Zabezpečiť sčítanie všetkých druhov dopráv Základné rozdelenie modelov Agregované modely sa orientujú na skupiny osôb, ktoré sa zoskupujú do lokálnych zemepisných jednotiek (sídelných útvarov). Vyjadrujú celkovú hybnosť osôb resp. obyvateľstva daného okrsku v agregovaných dopravných objemoch, tým, že pomocou regresných vzťahov určujú vzťah medzi celkovým počtom osôb a nimi vyprodukovanými vzťahmi, pričom nesledujú vnútorné rozdiely okrsku. 23
Klasický 4 stupňový model Výpočet prepravných vzťahov Distribuovanie prepravných vzťahov Deľba prepravnej práce Zaťaženie siete Ich nevýhody Pracujú s priemernými ukazovateľmi a neberú ohľad na vzájomné odlišnosti medzi jednotlivými obyvateľmi, prípadne skupinami obyvateľov. To znamená, že nevyjadrujú priame vzťahy vplývajúce na vznik, atraktivitu ciest, ale popisujú vonkajšie faktory. 24
Najznámejšia používaná metóda - Metóda regresnej analýzy predpokladá, že pri výpočte budúceho stavu objemu dopravy sa nezmení počet obyvateľov a pracovných príležitostí vurčitom okrsku. Výpočet prepravných vzťahov Určuje objem, frekvenciu prepravných vzťahov vzhľadom na účel cesty, podľa socio-ekonomického statusu, domácnosti a iných faktorov Prepravné vzťahy determinované: 1. Cestou 2. Reťazcom ciest 25
Vlastníctvo dopravného prostriedku Bicykel Auto Motocykel Alebo nič Metóda regresnej analýzy Metódy koeficientov rastu Metóda špecifických hybností 26
Distribúcia prepravných vzťahov Upravuje prepravné vzťahy medzi zdrojom a cieľom Metódy: Gravitačná metóda Fratarova Detroitská Metóda entropie a i. Problémy pri distribúcii objemu dopravy Pri smerovaní dopravných prúdov, teda distribúcii objemov dopravy nastáva najväčší problém, odhadnúť aké destinácie si zvolia jednotliví obyvatelia. Požívajú sa dva základné prístupy py ato analogicky a synteticky. 27
Prvý predpokladá, že objem dopravy medzi dvoma oblasťami sa bude vyvíjať analogicky s rozvojom týchto oblastí a s objemom súčasnej dopravy medzi nimi.(napr. Fratarova, Detroitská metóda apod.). Ich nevýhodou je to, že sú veľmi nepresné pri odhade medzioblastných vzťahov uoblastí sočakávaným vysokým rastom dopravy s dnešnými malými objemami dopravy. Ďalej sú nepresné pri určovaní výhľadových medzioblastných vzťahov u oblastí, ktoré ešte v súčasnosti neexistujú (napr. plánované nové štvrte, sídliská, a pod), pretože ich súčasné medzioblastné vzťahy sú nulové. 28
Obrázok sa nedá zobraziť. Počítač nemusí mať dostatok pamäte na otvorenie obrázka, alebo je obrázok poškodený. Reštartujte počítač a potom súbor znova otvorte. Ak sa bude červený krížik x zobrazovať aj naďalej, pravdepodobne budete musieť obrázok odstrániť a vložiť ho znova. Obrázok sa nedá zobraziť. Počítač nemusí mať dostatok pamäte na otvorenie obrázka, alebo je obrázok poškodený. Reštartujte počítač a potom súbor znova otvorte. Ak sa bude červený krížik x zobrazovať aj naďalej, pravdepodobne budete musieť obrázok odstrániť a vložiť ho znova. 11.4.2013 Tieto nedostatky je možné prekonať pomocou syntetických metód. Sú založené na predpoklade, že vzťahy medzi štrukturálnymi veličinami a vznikajúcou dopravou je možné vyjadrovať analogicky ako u iných vedných odborov, napr. matematika, fyzika, chémia. Dopravný smerový prieskum tu tak zohráva menšiu úlohu, pretože nie je priamym podkladom pri určovaní výhľadových vzťahov, ale používa sa iba vobmedzenej reprezentatívnej vzorke pre stanovenie koeficientov v použitom matematickom modely. Najznámejšia metóda Gravitačná metóda D ij O i * K k 1 D ( D k j * * f ( w ij ) f ( w jk )) kde: počet ciest z okrsku i do okrsku j; Oi zdrojové cesty z okrsku i; Dj cieľový potenciál z okrsku j; K počet okrskov; α parameter, odporová funkcia medzi okrskom i a j; odporová funkcia f ( wij ) 29
Deľba prepravnej práce V tomto kroku sa vypočíta počet ciest zo zdroja do cieľa podľa jednotlivých druhov dopravy Metóda: model Logit auto peši autobus bicykel 30
Pravdepodobnosť voľby auto auto MHD MH auto 31
Zaťaženie siete Zaťaženie prepravných vzťahov na danú dopravnú sieť Metódy: Najkratšej cesty 2 alebo viacerých trás Obmedzenej kapacity equilibrium Kritika agregovaného modelovania Nie sú presné Problémy cost-benefit analýze a pod. Model sa musí kalibrovať a korigovať 32
Ak agregované modely nie sú nič moc, čo potom máme použiť? Dezagregované modely Nazývané aj diskrétne modely voľby, pretože každé indivíduum sa podľa nich riadi podľa určitých pravidiel zákonitostí Každý z nás má na výber určité možnosti Máme iné preferencie, to znamená, že uprednostníme to, čo má pre nás väčší význam - hodnotu 33
Preto sa při dezagregovaných modeloch používa pojem utility theory teória užitočnosti Tá sa formuje do deterministických veličín a následne do pravdepodobnosti Výpočet prepravných vzťahov len u zdrojových okrskov Metódy: Modelovania na základe aktivity Zohľadňuje sa individuálne správanie 34
Výsledok Zostavenie nulového variantu súčasný stav Vypracovanie variantov Cost-benefit analýza Enviromentálna analýza a pod. Výpočet č emisii, ii hluku a pod. Validácia a kalibrácia Zodpovedá model skutočnosti? Aké dáta sa použili na validáciu? (minulé, súčasné..) 35
Použitie v praxi Rôzne softvérové nástroje VISION EMME2 OmniTrans Saturn CUBE A veľa ďalších Príklad simulácie 36
Porovnávanie variantov Konkrétne príklady dynamického modelovania v meste Žilina Obr.1 a 2 Modelovanie variantu obmedzení na komunikácii Ľavobrežná 37
Dynamické modelovanie uskutočňuje sa pomocou časových období (periód), ktoré reprezentujú frakcie dopravného alebo prepravného prúdu na dopravnej sieti Obr. 3 a 4 Dynamické modelovanie Banská v perióde Bystrica,25.3.32013, 102 a 126 Plánovanie Funkčná úroveň komunikácií nízka Počas špičky kapacita obmedzená Niektoré križovatky a úseky sú extrémne preťažené Prepojenie jednotlivých mestských častí je problematické Súvisí to napr. s umiestnením priemyselnej zóny a mestských častí 38
Kritické miesta Napr. Strážov, Rondel, Závodská cesta Veľká okružná, Vysokoškolákov, Spanyolova, Komenského Kamenná, Rajecká Funkčná úroveň podľa TP01/2006 : D,E,F (hraničná, extrémna, zrútená) Budúce kritické miesta? Nové bytové a komerčné komplexy Modelovanie vplyvu nových obytných komplexov na zaťaženie dopravnej siete Dyn. modelovanie je vhodné pri analýze dopadu nových bytových komplexov, ktoré sa budujú v centre mesta. prognóza predpokladá ďalšie zníženie funkčnej úrovne daných komunikácií. 39
možnosť modelovania viacerých variantov naraz, napríklad súčasného a budúceho stavu, kedy môžeme analyzovať dopady na dopravnú infraštruktúru, pozri obr. 6 a obr.7. Obr. 6 a 7 Dynamické porovnanie zaťaženia dopravnej siete pre súčasný a výhľadový stav (perióda 105 a 118) Porovnanie výstavby 40
Budúci stav detektory 41
Makro Mikro 42
Namiesto záveru Dopravné modely nie sú všeliekom na problémy v doprave Vedia odhadnúť možné problémy, ak disponujú vhodnými dátami Avšak to majú v rukách kompetentní (systémové opatrenia) Ďakujem za pozornosť marian.gogola@fpedas.uniza.sk g 43