Уровни математического моделирования.

В составе генеральных планов городов разработка раздела развития транспортной инфраструктуры занимает значительное и во многом определяющее место. Особую важность приобретают прогноз и оценка развития транспортной ситуации, проводимые с использованием методов моделирования.

Транспортное моделирование проводится на различных уровнях рассмотрения:

Макроуровень предполагает изучение транспортных потоков в масштабе субъектов федерации, макрорегионов, государств и может применяться при разработке схем территориального планирования РФ и ее субъектов. Применяется в Схемы территориального планирования субъектов федерации и муниципальных районов; проекты развития дорожной сети; стратегии грузо- и пассажироперевозок

Моделирование на мезоуровне, который также можно определить как градостроительный уровень – это моделирование замкнутой системы передвижений в масштабе города или городской агломерации. Моделирование на этом уровне целесообразно использовать при разработке транспортных разделов генеральных планов городов, комплексных транспортных схем, проектов планировки крупных планировочных образований. Применяется в Генеральные планы городов; комплексные транспортные схемы; проекты планировки территории (уровень крупных планировочных образований); проекты комплексной оценки территории

Микроуровень используется для изучения и организации передвижений на локальных территориях, таких как перекрестки или зоны тяготения объектов обслуживания. Моделирование на микроуровне целесообразно проводить в рамках проектирования зданий и сооружений, разработки проектов планировки кварталов, схем организации движения на перекрестках. При разработке генеральных планов городов и КТС моделирование на данном уровне может использоваться в качестве вспомогательного для проработки отдельных узлов сети. Сложность в использовании данного метода заключается в необходимости задания во входном потоке матрицы корреспонденций, расчет которой может оказаться достаточно трудоемкой задачей. Применяется в Архитектурно-строительные проекты; проекты планировки территории (уровень квартала); схемы организации движения на перекрестках и в узлах; решение задач оперативного управления транспортными системами на локальном уровне; генеральные планы городов и комплексные транспортные схемы (как вспомогательный инструмент)

В Ленинграде математическое моделирование в градостроительной практике начало применяться еще с 1960-х годов; тогда впервые при разработке Генерального плана был проведен расчет матрицы межрайонных корреспонденций.

Посредством моделирования определяется ряд укрупненных показателей функционирования транспортной системы, а именно: средние затраты времени на передвижение по сети, общий объем передвижений, подвижность на индивидуальном и общественном пассажирском транспорте, коэффициент использования индивидуального транспорта, доля трудовых или деловых корреспонденций и т.д.

Анализ картограмм транспортных потоков и численных объектных показателей позволяет определить неудовлетворенный спрос на передвижения, выявить «узкие места», т.е. те участки и узлы транспортной сети, которые могут испытывать нагрузки близкие к их пропускной способности. Анализ результатов моделирования позволяет оценить современное состояние транспортной системы для определения приоритетов в разработке проектных мероприятий, как в отношении самой транспортной системы, так и в отношении функционально-планировочной структуры города.

Экспертиза проектных мероприятий проводится посредством анализа полученных в ходе моделирования интегральных и объектных показателей функционирования транспортной системы. Интегральные показатели позволяют производить оценку функционирования как всей транспортной системы в целом, так и ее отдельных укрупненных составных частей. Объектные показатели относятся к отдельным элементам транспортной сети и определяют такие параметры, как пассажирообороты узлов, скорость и интенсивность потоков на участках сети. Последствия принятия тех или иных проектных решений оцениваются на основе системы критериев, выработку которой целесообразно осуществлять с учетом особенностей целей и задач конкретного проекта.

Оценка взаимозависимости функционирования транспортных подсистем в рамках предлагаемых проектных решений. Современная практика развития городов мира демонстрирует все возрастающую взаимосвязь между подсистемами индивидуального и общественного пассажирского транспорта, поэтому одним из определяющих параметров при проектировании транспортных систем городов становится распределение передвижений по видам транспорта. Использование модели, в частности, позволяет рассчитать оптимальную долю индивидуального транспорта в общем объеме передвижений по критерию минимизации суммарных затрат времени на совершение трудовых и деловых корреспонденций. Достижение данного показателя при проведении транспортной политики в рамках реализации генерального плана города возможно за счет мероприятий стимулирующего и ограничительного характера.

Моделирование транспортных потоков осуществляется с учетом фактора ограниченной пропускной способности элементов транспортной сети, что описывается как нелинейная зависимость затрат времени на проезд по участку сети от величины нагрузки на него. До последнего времени считалось, что ведущим и практически единственным фактором, влияющим на выбор пути следования, являются затраты времени на передвижение. Сейчас наблюдаемая дифференциация транспортных услуг по скорости, комфорту и стоимости проезда, а также ввод в эксплуатацию участков платных автодорог, диктует необходимость учета в модели экономических регуляторов.

Выбор интервала времени для моделирования осуществляется на основе определения периода максимальной загрузки сети, что требует исследования часовой, суточной и сезонной цикличности пассажиропотока. Обычно для проведения расчетов выбирается утренний среднемаксимальный час как имеющий наиболее простую структуру: в утренние часы перевозок значительную долю (около 50% для индивидуального транспорта и около 80% для общественного пассажирского транспорта) составляют трудовые корреспонденции, которые хорошо поддаются моделированию. Тем не менее, нельзя не учитывать, что в настоящее время структура «пикового» потока становится все более сложной, сочетая в себе трудовые, деловые и культурно-бытовые передвижения. Кроме того, в последние годы значительно выросли автомобильные корреспонденции «выходного дня», связанные с посещением мест отдыха, садоводств и т.п. Геометрия этих корреспонденций и порождаемая ими нагрузка на транспортную систему принципиально отличается от трудовых и деловых корреспонденций. Таким образом, для надежной оценки качества транспортной системы необходимо выбирать несколько расчетных периодов.