UNIVERZITET U BEOGRADU SAOBRAĆAJNI FAKULTET KATEDRA ZA DRUMSKI I GRADSKI TRANSPORT PUTNIKA. Osnovne studije:

UNIVERZITET U BEOGRADU SAOBRAĆAJNI FAKULTET KATEDRA ZA DRUMSKI I GRADSKI TRANSPORT PUTNIKA Osnovne studije: PROGNOZA TRANSPORTNIHPOTREBA Predavač: Doc. Dr Slaven M. TICA,dipl.inž.saobraćaja Beograd, 2016. godine PROGNOZA TRANSPORTNIH POTREBA: Opšti pojmovi Veličina kojom se opisuje transportna potreba naziva se ovanje, koje podrazumeva kretanje objekata transporta (nika) od početne tačke (PT) do ciljne tačke ovanja (CT) ( od vrata do vrata ). Generalno posmatrano, ovanja mogu biti prosta i složena. Prosta ovanja podrazumevaju kretanje obavljeno jednim načinom (vidom), a složena ako se ovanje obavi sa više načina (vidova) transporta τps tpeš1 ti tv tps ti tv tv tpeš2 tps ti PT S1 CT lpeš lv lps lpeš l Slika: Složeno ovanje u sistemu javnog gradskog transporta nika Putovanje je u odnosu na transportni sistem definisano je: mestom nastanka i završetka ovanja (Izvor - Cilj ovanja (I-C)), izborom načina (vida) realizacije ovanja (Pešice, PA, JGTP,..), izborom optimalnog a (trase - itinerera), i dr. 1

PROGNOZA TRANSPORTNIH POTREBA: Opšti pojmovi Redosled odluka u nastajanju ovanja PT1 C1 C2 Ck Cn n1 n2 nk 1 2 k PT1 - Početna tačka ovanja C (1,2..k) - Moguće ciljne tačke ovanja n (1,2,..k) - Mogući načini ovanja Put - Moguće trase - itinereri PROGNOZA TRANSPORTNIH POTREBA: Opšti pojmovi Cilj prognoze transportnih potreba je određivanje broja ovanja u prostoru i vremenu, odnosno broja ovanja na određenom području u posmatranom periodu vremena, kao i ostalih karakteristike transportnih potreba, odnosno karakteristika ovanja. Prognoza transportnih potreba je vezana za dva problema: 1. Izučavanje faktora od uticaja na mobilnost 2. Izučavanje njihove promene u vremenu Prognoza transportnih poreba se radi na osnovu : Zakonomernosti ustanovljenih istraživanjem u postojećem - realnom sistemu, Prognozom na osnovu teorijski postavljenih modela Metod se bira u zavisnosti od potreba istraživanja, pristu i perioda planiranja, afiniteta, itd 2

PROGNOZA TRANSPORTNIH POTREBA Za istraživanje, definisanje i kvantifikaciju ovanja na posmatranom urbanom području, a u zavisnosti od cilja analize i obuhvatnosti istraživanja najčešće se u istraživanju transportnih potreba koriste sledeći modeli: DETERMINISTIČKI MODELI: Ovaj model posmatra mobilnost je funkcija faktora rasta. U ovu grupu sdaju razne varijante gravitacionih i elektrostatičkih modela. STOHASTIČKI MODELI: Ovaj model posmatra mobilnost kao stohastičku veličinu i ponaša se po zakonima teorije verovatnoće. Najzastupljeniji su modeli višestruke korelacije i imitacioni modeli. HEURISTIČKI (ISKUSTVENI) MODELI: Pomoću ovih modela mobilnost se prognozira iskustveno metodama rasta, metodama dinamičkih redova (Detroit model, Pariski model, model Fratra, konkurencijski model, itd...). PROGNOZA TRANSPORTNIH POTREBA Transportne potrebe, odnosno veličine ovanja u zavisnosti od pristu istraživanju prognoziraju se na nivou zone (tzv. agregatni pristup) i na nivou domaćinstva pomoću (tzv. disagregatni pristup). Slika. Saobraćajne zone u gradu Glazgovu i Beogradu (345 zona u okviru GP-a, ukupno 478 na administrativnom području) 3

PROGNOZA TRANSPORTNIH POTREBA U zavisnosti od cilja analize, podataka kojim se raspolaže i obuhvatnosti istraživanja postoje tri osnovna pristu - metode u istraživanju transportnih potreba: ANALOGNA (EKSTRAPOLACIONA) METODA. Zasniva se na pretpostavci da će se budući sistem ponašati analogno postojećem, i da će se mobilnost menjati pod uticajem nekoliko faktora koji će imati odgovarajući trend (rasta ili odanja), a koji se dobijaju ekstrapolacijom postojećeg trenda u periodu prognoze. Ovaj metod ne ulazi u uzroke promena, već samo posmatra posledice. Pogodni su za kratkoročna i srednjeročna planiranja, jer su ti periodi kratki za revolucionarne promene u strukturi i funkcionisanju grada, odnosno svih faktora od uticaja na mobilnost. PROGNOZA TRANSPORTNIH POTREBA SIMULACIONI (SINTETIČKI ILI FAZNI ) METOD. Ovaj metod se koristi se za srednjoročni i dugoročni period planiranja. U osnovi svih simulacionih modela je proračun broja ovanja između zona određenim načinom - vidom transporta. Ove metode ulaze u suštinu nastajanja ovanja i prognoza se odvija u nekoliko faza, se ovaj metod naziva još i fazni, odnosno sekvencijalni, ponekad i tročlana modelska prognoza. METOD ELASTIČNOSTI TRAŽNJE. Primenjuje se za kratkoročne promene u ovanjima u zavisnosti od promene nekog od rametara kvaliteta usluge (npr. promena cene transportne usluge, i sl.) Često se u istraživanjima navedene metode i modeli koriste i kombinovano. 4

ANALOGNI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam 1. KORAK Izbor faktora - rametara od uticaja na mobilnost (nacionlni dohodak, stepen motorizacije, cena pogonske energije, itd...) M = r( p,...) 0 1, p2 M M= r 1( p k) p 1, p 2,..., p k.-parametri od uticaja na mobilnost (M) 2. KORAK: Prognoza promene rametara u vremenu p = r k ( t 2 ) p k Pk p k= r 2(t) t ANALOGNI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam 3. KORAK: Utvrđuju se faktori rasta (odanja): F 1,F 2,... F k rametara, u n -toj godini prognoze : F = k p p n k 0 k p k p k 0 n pk 4. KORAK: 0 n Određivanje broja budućih ovanja (n-te godine): P n se određuje na osnovu broja ovanja u početnoj godini posmatranja (nulta godina) - P 0 i faktora rasta (odanja) - F k : n (0) P = P F k t 5

SINTETIČKI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam PRVI KORAK. U ovom koraku vrši se generisanje ovanja po zonama. Metodološki postuk za generisanje ovanja zasniva se na uočavanju odnosa između karakteristika ovanja i posmatrane urbane sredine, čije dejstvo je moguće prikazati određenim brojem međusobno zavisnih promenljiih veličina čiji značaj varira u odnosu na geografsku lokaciju posmatranog područja i vremenskog perioda. Postuk generisanja ovanja zasniva se na određivanju broja ovanja čiji je izvor određena zona i broja ovanjačiji je cilj ta zona. Na ovaj način obezbeđuje se adekvatan tretman različitih kombinacija ovanja u postupku raspodele ovanja. SINTETIČKI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam Primer: Model jednočlane regresione analize G = [ovanja] i (Bst K as K K vč op ) i gde je: G - broj ovanja koje generiše zona (i), i B sti - broj stanovnika zone (i), K - koeficijent učešća aktivnih stanovnika u zoni (i), as K vč - koeficijent učešća broja nika iz zone (i) u vršnom času, K op - koeficijent koji iskazuje prosečno odsustvovanje sa posla u zoni (i), Za utvrđivanje vrednosti gornjih rametara koriste se podaci dobijeni raznim vrstama anketa, kao i podaci dobijeni metodama specifičnih istraživanja u saobraćaju i transportu. Neophodno je i korisno, pre početka prognoze izvršiti testiranje modela za postojeće stanje. 6

SINTETIČKI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam DRUGI KORAK. U ovom koraku vrši se raspodela generisanih ovanja u prostoru, odnosno prostorna raspodela ovanja. Model prostorne raspodele ovanja ima za cilj da utvrdi intenzitet ovanja u prostoru (između izvora i cilja ovanja). Izlazni rezultat iz ovog modela je izvor - cilj matrica ovanja (I-C matrica), koja se najčešće dobija neposrednom anketom korisnika sistema. Najčešće korišćeni model je tzv. GRAVITACIONI MODEL koji je zasnovan na principima Njutnovog zakona gravitacije, odnosno na pretpostavci da sva ovanja koja polaze iz jedne zone mogu biti privučena u bilo koju drugu zonu, odnosno da je broj ovanja između dve zone direktno proporcionalan veličini, odnosno aktivnosti (snazi) privlačenja ciljne zone, a obrnuto srazmeran prostornoj razdvojenosti posmatranih zona. Ovaj model sda u grupu sintetičkih modela, sa kalibracijom rametara koji se dobijaju iz ankete korisnika. SINTETIČKI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam Prostorna razdvojenost najčešće se iskazuje kao funkcija vremena trajanja ovanja (vreme pešačenja od i do stanice, vremena čekanja i vremena vožnje) ili veličina troškova ovanja (cena karte, arina, operativni troškovi, troškovi rkiranja, itd...), ili kombinacija navedenih ili nekih drugih faktora. Intenzitet ovanja između izvora i cilja ovanja može se izraziti kao: Aj fij K ij Gij = G i, i = 1,2,...,n n A F K j j = 1 ij ij [ovanja] gde je: G - ukun broj ovanja nastalih u zoni (i) i privučenih u zonu (j) u vremenu (t), ij A j - broj ovanja koje privlači zona (j) - atrakcija zone (j), f ij - faktor otpora ovanja između zone (i) i (j), K ij - socio-ekonomski faktori korekcije koji utiču na ovanje između zone (i) i zone (j). 7

SINTETIČKI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam Funkcija faktora otpora ima za cilj da u zavisnosti od trenutno uočenih zakonitosti u odanju aktivnosti ovanja sa povećanjem rastojanja koriguje prostornu raspodelu ovanja i približi je realnim uslovima. Funkcija faktora otpora ima oblik: f m ij = b ( lij ) gde je: l ij - rastojanje između zone (i) i zone (j), b, m - rametri empirijski izvedeni sa vrednostima utvrđenim iz ankete nika. SINTETIČKI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam Izlazni rezultat iz ovog modela je matrica ovanja izvor-cilj (I-C), svim vidovima transporta nika, koja se dobija neposrednom anketom korisnika sistema. j i 1 2 3 k 1 G 11 G 12 G 13 G 1k 2 G 21 G 22 G 23 G 2k 3 G 31 G 32 G 33 G 3k - k G k1 G k2 G k3 G kk 8

SINTETIČKI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam TREĆI KORAK. U ovom koraku se vrši raspodela ovanja na načine vidove transporta (modal split). Vidovna raspodela ovanja predstavlja proces kojim se vrši raspodela ovanja na nekom urbanom području na vidove (načine) ovanja. Osnovne tehnike modeliranja vidovne raspodele ovanja koje se najčešće primenjuju su: Normativno određivanje (određuje se učešće sistema javnog gradskog transporta nika u budućim kretanjima), Iterativno (projektuje se i opterećuje transportana mreža u budućnosti i maksimalni kacitet koji može da ostvari pojedinim načinima), Model krive raspodele (Diversion Curve Model), Polinomni logit model, GRAS model, itd SINTETIČKI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam Osnovni cilj vidovne raspodele je utvrđivanje učešća sistema javnog gradskog transporta nika u ukupnom broju ovanja na posmatranom urbanom području, ali i detaljna raspodela ovanja po podsistemima (vidovima) transporta nika. 100 Procentualna zastupoljenost (%) 90 80 70 60 50 21 43 33 13 25 21 37 22 29 27 39 12 23 23 11 44 31 30 22 34 25 53 40 30 20 10 36 54 54 41 44 49 66 33 47 36 22 0 Prag Lion Torino Minhen Helsinki Kopenhagen Glazgov Budimpešta Stokholm Beč Beograd Putnički automobil Javni gradski transport nika Pešačenje i bicikl Slika: Vidovna raspodela ovanja (modal split) 9

SINTETIČKI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam Slika: Raspodela ovanja po podsistemima (vidovima) javnog gradskog transporta nika (primer) SINTETIČKI METOD PROGNOZE TRANSPORTNIH POTREBA: Algoritam AUTOBUS TRAMVAJ TROLEJBUS BG BG UKUPNO Broj linija 135 8 6 1 150 Broj prevezenih nika 2.118.021 244.199 150.355 27.198 2.539.773 Procentualno učešće 83,39% 9,61% 5,92% 1,07% 100,00% Prosečan koeficijent iskorišćenja kaciteta 0,20 0,16 0,18 0,22 0,20 BG BG 1,07% Trolejbus 5,92% Tramvaj 9,61% Autobusi 83,39% Izvor: Stdija brojanja nika u sistemu JGTP u Beogradu - 2015 0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00% 80,00% 90,00% 10

RASPODELA PUTOVANJA NA NAČINE (VIDOVE): Model minimalnih troškova energije i vremena Ovaj model je razvijen na Saobraćajnom fakultetu u Beogradu i bazira na minimiziranju ukupnih troškova pogonske energije i vremena ovanja u zavisnosti od učešća sistema javnog gradskog transporta nika u ukupnom broju ovanja. Modelom se određuje optimalno učešće sistema javnog gradskog transporta nika u funkciji od troškova ovanja koje čine troškovi energije i troškovi vremena provedenog na ovanju, odnosno: gde je: TR e - ukupni troškovi energije, TR - ukupni troškovi ovanja, e e TR = TR + TR = TR + TR + TR + TR min... [1] e TR e - troškovi energije za ovanje realizovano sistemom JGTP, TR e - troškovi energije za ovanje realizovano ničkim automobilom, TR - troškovi ovanja za ovanje realizovano sistemom JGTP, TR - troškovi ovanja za ovanje realizovano ničkim automobilom, RASPODELA PUTOVANJA NA NAČINE (VIDOVE): Model minimalnih troškova energije i vremena Troškovi energije koji se ostvare za ovanje realizovano sistemom javnog gradskog transporta nika mogu se izraziti kao: TR e = p l χ τ e p - učešće sistema javnog gradskog transporta nika u ukupnim ovanjima, l - srednja dužina ovanja u sistemu javnog gradskog transporta nika, χ - prosečna popunjenost vozila sistema javnog gradskog transporta nika, τ e - jedinični troškovi utrošene energije u sistemu JGTP po vozilokm, l Ako se uvede smena da je A = τe,sledi da je TRe = p A. χ 11

РАСПОДЕЛА ПУТОВАЊА НА НАЧИНЕ (ВИДОВЕ): Модел минималних трошкова енергије и времена Troškovi energije koji se ostvare u slučaju da se ovanje realizuje sistemom transporta nika za sopstvene potrebe, mogu se izraziti kao: TR e = (1 p l ) + l peši χ + l peš j τ e gde je: l peš i - dužina pešačenja od polazne zone (i) do sistema javnog gradskog transporta nika, l peš - dužina pešačenja od sistema javnog gradskog transporta nika do ciljne zone (j), j χ - prosečna popunjenost ničkog automobila, τ e - jedinični troškovi utrošene energije ničkog automobila po km. l + l peš + l i peš j Ako se uvede smena da je B = τe,sledi da je TRe = (1 p ) B. χ RASPODELA PUTOVANJA NA NAČINE (VIDOVE): Model minimalnih troškova energije i vremena Troškovi ovanja koji se ostvare sistemom javnog gradskog transporta nika mogu se izraziti kao: TR = p l peši V + l peš peš j i l v + + c 2 60 V s gde je: V - brzina pešačenja, i l v V peš s - interval između nailaska dva vozila, - srednja dužina vožnje na mreži linija u sistemu javnog gradskog transporta nika, - saobraćajna brzina na mreži, c - jedinični troškovi ovanja nika u jedinici vremena, l Ako se uvede smena u gornji obrazac C = sledi da je TR = p C. peši + l V peš peš j i l v + + c 2 60 V s, 12

RASPODELA PUTOVANJA NA NAČINE (VIDOVE): Model minimalnih troškova energije i vremena Troškovi ovanja koji se ostvare u slučaju da se ovanje realizuje sistemom transporta nika za sopstvene potrebe, mogu se izraziti kao: TR = l + l + l t + t peš v i pešj man1 man2 ( 1 p ) + p Vs 60 c gde je: t - manipulativno vreme pri korišćenju ničkog automobila u polasku, man 1 t man 2 - manipulativno vreme pri korišćenju ničkog automobila u dolasku, Ako se uvede smena da je TR 1 p = D + (1 p ) E. p lpeš + l v + lpeš t i j man + t 1 man2 D = c i E = c, sledi da je V 60 s RASPODELA PUTOVANJA NA NAČINE (VIDOVE): Model minimalnih troškova energije i vremena Imajući u vidu obrasce za proračun pojedinih kategorija troškova po vidovima, ukupni troškovi energije i ovanja mogu se izraziti u funkciji učešća sistema javnog gradskog transporta nika kao: 1 p TR = p A + (1 p ) B + p C + D + (1 p ) E,... [6] p Diferenciranjem navedene funkcije ukupnih troškova po (p ), optimalno učešće sistema javnog gradskog transporta nika može se izraziti kao: p = D A B + C E,... [7] Ukoliko se navedeni obrasci prezentiraju u grafičkom obliku (naredna slika), jasno se vidi, da se minimum funkcije ukupnih troškova dobija za vrednost optimalnog učešća sistema javnog gradskog transporta nika u ukupnim ovanjima. 13

RASPODELA PUTOVANJA NA NAČINE (VIDOVE): Model minimalnih troškova energije i vremena TROŠKOVI (TR) 100 90 80 TR=f(p ) 70 60 50 TRmin 40 30 20 10 TR=f(p ) TRe=f(p ) 0 0 10 20 30 40 50 60 popt 70 80 90 100 U ČEŠĆE SISTEMA JAVNOG GRADSKOG TRANSPORTA PUTNIKA U UKUPNIM PUTOVANJIMA (p ) S lika. O dređivanje optim alnog odnosa učešća sistem a javnog gradskog transporta nika u ukupnim ovanjim a u zavisnosti od troškova energije i ovanja PROGNOZA TRANSPORTNIH POTREBA - Matrica ovanja sistemom JGTP Rezultat raspodele ovanja na načine je matrica zona (i) zona (j) sistemom javnog gradskog transporta nika. Slika. I-C matrica ovanja sistemom JGTP i j 1 2 3 k 1 g (11) g (12) g (13) g (1k) 2 g (21) g (22) g (23) g (2k) 3 G (31) g (32) g (33) G (3k) - k g (k1) g (k2) g (k3) g (kk) * Unutar zonska ovanja (g (ij) ), postoje jedino ako je grad podeljen na manji broj većih zona Slika. Liinije želja korisnika sistema JGTP 14

MEĐUZONSKA PUTOVANJA SISTEMOM JGTP: Linije želja nika < 2.000 nika / čas > 2.000 nika / čas MEĐUZONSKA PUTOVANJA SISTEMOM JGTP: Linije želja nika DETALJ A (Sajam) 15

MEĐUZONSKA PUTOVANJA SISTEMOM JGTP: Linije želja nika DETALJ B Brankov most SMER KA GRADU PROGNOZA TRANSPORTNIH POTREBA: POTREBA: Vremenska raspodela ovanja i raspodela ovanja po svrhama Pored navedenih analiza transportnih potreba u postojećem sistemu u cilju dobijanja potpune slike o transportnim potrebama, odnosno ovanjima neophodno je izvršiti istraživanje raspodele ovanja u vremenu i raspodelu ovanja prema svrhama ovanja. Model za vremensku raspodelu ovanja, ima za cilj da opiše ovanja u karakterističnim periodima vremena (po periodima stacionarnosti u toku dana, sedmice, godine), kao i odstunja koja se dešavaju u vremenu. Najčešće primenjivani model za opisivanje vremenske raspodele ovanja je model linearne regresione analize. Modeli raspodele ovanja po svrhama ovanja imaju za cilj da iskažu zastupljenost pojedinih ovanja po svrhama ovanja. Najčešće primenjivane metode za istraživanje raspodele ovanja po svrhama su metode neposrednog anketiranja korisnika. 16

PROGNOZA TRANSPORTNIH POTREBA: Vremenska raspodela ovanja i raspodela ovanja po svrhama Istraživanje vremenske raspodele ovanja i raspodele ovanja po svrhama treba da obuhvata sledeće elemente: Vremenska raspodela ovanja po godinama, karakterističnim sezonama, mesecima i karakterističnim danima u toku sedmice (radni dan, subota i nedelja), Struktura ovanja po vremenu trajanja ovanja i dužini ovanja, Struktura ovanja po svrhama ovanja (kuća, posao, škola, kupovina, rekreacija), Struktura ovanja po učestanosti ovanja (svaki dan, nekoliko a u toku sedmice, retko),. itd (zavisno od potreba prognoze i istraživanja) OPŠTI POJMOVI 17