Modelovanie dopravy a prieskumy Marián Gogola Ţilinská univerzita v Ţiline
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 pribliţuje realite (má sa), nie je realitou!
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 uţíva Schopnosť vyuţívať výsledky pre riešenia Pochopiť základným procesom modelu Podklad pre rozhodnutie Vedieť determinovať poţiavdavky
Kde sa pouţíva? Dopravné inţinierstvo Dopravné plánovanie Úrady (odbory dopravy,architekti,stavebné)
Cieľ Vedieť objektívne posúdiť súčasný stav Správne identifikovať problémy Vedieť navrhnúť optimálne a efektívne riešenie Posúdiť moţné alternatívy bez toho, aby sa reálne muselo budovať šetrí peniaze Overenie investícii prognózovať
Objektivita Viaczdrojové údaje Rešpektovanie matematických závislostí Nutné overiť reálnosť Kalibrovať Nadväzuje na seba alebo sú to len čiastkové modely
Oblasti modelovania Dopravná infraštruktúra,návrhy infraštruktúry (geometria, typ komunikácie) Zavedenie, úprava novej linky MHD Zavedenie, úprava cyklistickej komunikácie Environmentálne dopady A pod.
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?
Reálne vyuţitie 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 kriţovatky (lievik)
Čo musím vedieť, ak chcem modelovať? Dokonalé poznanie územia
Aká je infraštruktúra? Aké má parametre (rýchlosť, intenzita, hustota, počet pruhov, geometrický tvar, a pod.)
Čo chcem riešiť? Nový návrh alebo iba úprava
Akú metodiku potrebujem? Aké dáta mám Agregovanú (tradičná) Dezagregovanú (moderná náročnejšia na dáta) Ekonomickú analýzu Hodnotenie dopadov
Aký softvér pouţijem? V súčasnosti veľa dostupných nástrojov Našťastie v zahraničí veľký výber Odlíšenie cena, moţnosti, stupeň detailu a pod.
Telo = mesto Viaceré funkcie
Ak dopravný systém nefunguje tak,ako má Infarkt kongescia
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 vzuţívajú logitické metódy na efektívne vynakladanie peňazí a prostriedkov Nikdy by sa nesprávali neekonomicky Prečo to nevedia aj mestá?
Aké dáta potrebujem? Iba ohľadne dopravnej infraštruktúre O obyvateľstve O danom území O vyuţití územia
Na čo sú nám prognózy v doprave? Prognózovanie je proces, v ktorom sa odhaduje budúci stav
Proces súčasnosť alternatívy A:Environmentálna alternatíva Budúca situácia B:Alternatíva infraštruktúry C:Alternatíva vyuţitia cyklodopravy
História dopravných modelov Klasické 4-stupňové agregované modely sa prvýkrát pouţili v 50-tych rokoch 20 storočia v USA (Detroit Area Transportation Study (DATS) a Chicago Area Transportation Study (CATS)). 70 roky 20 storočia dezagregované modely ( Holandsko,USA, Nemecko..)
V zahraničí beţné vyuţívanie dopravných modelov existujú dopravné úrady, spoločnosti, ktoré ich vyuţívajú Mestá, regióny disponujú vlastnými modelmi
Členenie prognózovania krátkodobé strednodobé dlhodobé Z hľadiska detailu: Makroskopické Mezoskopické Mikroskopické
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 +
platí Aké dáta do modelu zadáte Také výstupy moţno očakávať 1+1=3?
Najjednoduchšie Intenzity Prieskumy kriţovatiek
Automatické dáta - cyklisti
Zónové sčítanie
Kriţovatkové prieskumy
Potrebujem naviac zistiť Kedy odchádzam? Kam? Za akým účelom? Akým druhom dopravy? na to mi slúţi Dopravno sociologický prieskum
Dopravno-sociologický prieskum
Dôleţitá multimodalita vlak autobus auto bicykel chodci
Reťazce ciest autobus auto bicykel chodci
Deľba prepravnej práce % 5 27 36 32 auto chodci bicykel MHD
Dôleţité 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 môţe byť ochrana údajov
Pravidlá Nutné rešpektovať určité zákonistosti Sčítanie cyklistov v zime nemôţe sa pouţiť do generelu ako základ Musí byť celý rok
Socio-ekonomický status Ekonomicky aktívny Deti v predškolskom veku Ţiaci Študenti, vysokoškoláci Dôchodcovia Nezamestnaní a pod.
Ako sa budú meniť prepravné návyky medzi deťmi a dospelými? Bude nutné niečo zmeniť do budúcnosti Postavíme novú infraštruktúru alebo vyuţijeme existujúcu Bude nutné prestaviť dopravný systém Ako? Kde a v akom rozsahu sa to prejaví?
Domácnosti 1 člen Dvaja... Podľa príjmu
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, ţe pomocou regresných vzťahov určujú vzťah medzi celkovým počtom osôb a nimi vyprodukovanými vzťahmi, pričom nesledujú vnútorné rozdiely okrsku.
Klasický 4 stupňový model Výpočet prepravných vzťahov Distribuovanie prepravných vzťahov Deľba prepravnej práce Zaťaţenie siete
Ich nevýhody Pracujú s priemernými ukazovateľmi a neberú ohľad na vzájomné odlišnosti medzi jednotlivými obyvateľmi, prípadne skupinami obyvateľov. To znamená, ţe nevyjadrujú priame vzťahy vplývajúce na vznik, atraktivitu ciest, ale popisujú vonkajšie faktory.
Najznámejšia pouţívaná metóda - Metóda regresnej analýzy predpokladá, ţe pri výpočte budúceho stavu objemu dopravy sa nezmení počet obyvateľov a pracovných príleţitostí v určitom 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
Vlastníctvo dopravného prostriedku Bicykel Auto Motocykel Alebo nič
Metóda regresnej analýzy Metódy koeficientov rastu Metóda špecifických hybností
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. Poţívajú sa dva základné prístupy a to analogicky a synteticky.
Prvý predpokladá, ţe objem dopravy medzi dvoma oblasťami sa bude vyvíjať analogicky s rozvojom týchto oblastí a s objemom súčasnej dopravy medzi nimi.(napr. Fratarova, Detroitská metóda a pod.).
Ich nevýhodou je to, ţe sú veľmi nepresné pri odhade medzioblastných vzťahov u oblastí s očakávaným 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), pretoţe ich súčasné medzioblastné vzťahy sú nulové.
Tieto nedostatky je moţné prekonať pomocou syntetických metód. Sú zaloţené na predpoklade, ţe vzťahy medzi štrukturálnymi veličinami a vznikajúcou dopravou je moţné vyjadrovať analogicky ako u iných vedných odborov, napr. matematika, fyzika, chémia. Dopravný smerový prieskum tu tak zohráva menšiu úlohu, pretoţe nie je priamym podkladom pri určovaní výhľadových vzťahov, ale pouţíva sa iba v obmedzenej reprezentatívnej vzorke pre stanovenie koeficientov v pouţitom 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 )
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
Pravdepodobnosť voľby auto auto MHD MH auto
Zaťaţenie siete Zaťaţenie 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
Ak agregované modely nie sú nič moc, čo potom máme pouţiť?
Dezagregované modely Nazývané aj diskrétne modely voľby, pretoţe kaţdé indivíduum sa podľa nich riadi podľa určitých pravidiel zákonitostí Kaţdý z nás má na výber určité moţnosti Máme iné preferencie, to znamená, ţe uprednostníme to, čo má pre nás väčší význam - hodnotu
Preto sa při dezagregovaných modeloch pouţíva pojem utility theory teória uţitočnosti 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
Výsledok Zostavenie nulového variantu súčasný stav Vypracovanie variantov Cost-benefit analýza Enviromentálna analýza a pod. Výpočet emisii, hluku a pod.
Validácia a kalibrácia Zodpovedá model skutočnosti? Aké dáta sa pouţili na validáciu? (minulé, súčasné..)
Pouţitie v praxi Rôzne softvérové nástroje VISION EMME2 OmniTrans Saturn CUBE A veľa ďalších
Príklad simulácie
Porovnávanie variantov
Konkrétne príklady dynamického modelovania v meste Žilina Obr.1 a 2 Modelovanie variantu obmedzení na komunikácii Ľavobrežná
Dynamické modelovanie uskutočňuje sa pomocou časových období (periód), ktoré reprezentujú frakcie dopravného alebo prepravného prúdu na dopravnej sieti Obr. 3 a 4 Dynamické modelovanie v perióde 102 a 126
Funkčná úroveň komunikácií nízka Počas špičky kapacita obmedzená Niektoré kriţovatky a úseky sú extrémne preťaţené Prepojenie jednotlivých mestských častí je problematické Súvisí to napr. s umiestnením priemyselnej zóny a mestských častí
Kritické miesta Napr. Stráţov, Rondel, Závodská cesta Veľká okruţná, 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 zníţenie funkčnej úrovne daných komunikácií.
moţnosť modelovania viacerých variantov naraz, napríklad súčasného a budúceho stavu, kedy môţeme 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
Budúci stav
detektory
Makro Mikro
Namiesto záveru Dopravné modely nie sú všeliekom na problémy v doprave Vedia odhadnúť moţné problémy, ak disponujú vhodnými dátami Avšak to majú v rukách kompetentní (systémové opatrenia)
Ďakujem za pozornosť marian.gogola@fpedas.uniza.sk