sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2023-20-3-362-386YNNWNUsibadi-1642Research ArticleТРАНСПОРТTRANSPORTРаспределение корреспонденций по сети в задачах проектирования перевозок городским пассажирским транспортом общего пользованияCorrespondence distribution over a network in designing public urban passenger transportation taskshttps://orcid.org/0000-0001-6581-7087ФадеевА. И.FadeevA. I.

Фадеев Александр Иванович – д-р техн. наук, проф. кафедры транспорта

г. Красноярск

Aleksandr I. Fadeev – Dr of Sci., Professor of the Transport Department

Krasnoyarsk

9135335784@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-0924-9934ИльянковА. М.IliankovA. M.

Ильянков Алексей Михайлович – аспирант кафедры транспорта

г. Красноярск

Aleksei M. Ilyankov – Postgraduate student of the Transport Deparment

Krasnoyarsk

ilyankov3322@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-7224-6619УкадеровВ. В.UkaderovV. V.

Укадеров Виталий Владимирович – аспирант кафедры транспорта

г. Красноярск

Vitaliy V. Ukaderov – Postgraduate student of the Transport Deparment

Krasnoyarsk

ukader24rus@gmail.comСибирский федеральный университетРоссияSiberian Federal UniversityRussian Federation202317072023203362386Copyright © Фадеев А.И., Ильянков А.М., Укадеров В.В., 20232023Фадеев А.И., Ильянков А.М., Укадеров В.В.Fadeev A.I., Iliankov A.M., Ukaderov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/1642

Введение. Процесс планирования общественного транспорта подразделяется на ряд задач стратегического, тактического и оперативного уровней, к которым относятся разработка системы маршрутов, установление интенсивности движения по маршрутам, проектирование структуры парка подвижного состава, распределение имеющегося парка подвижного состава по маршрутам, определение требуемого объема субсидирования и др. Материалы и методы. В статье дана многокритериальная математическая модель проектирования перевозок, на основании которой приведенные выше задачи решаются путем распределения (ограниченных или неограниченных) транспортных ресурсов между допустимыми маршрутами транспортной сети в соответствии с множеством критериев эффективности, на которые могут быть наложены данные ограничения. Формирование допустимых маршрутов на транспортной сети может быть осуществлено посредством алгоритмов, разработанных в рамках решения задач TNDP и TNDFSP. Маршруты также могут быть откорректированы экспертами. В статье показано, что при решении задач проектирования перевозок транспортный спрос следует описывать матрицей пассажирских корреспонденций, сформированной за все время движения транспорта в будний день, с целью учета всех пассажирских потоков по маршрутной сети, а не только периодов наибольшей интенсивности перевозок. Расчет параметров транспортного предложения осуществляется по результатам распределения пассажирских корреспонденций по маршрутной сети (PAP), что является сложной нерешенной до настоящего времени проблемой. В статье изложена разработанная методика PAP, основанная на гибкой стратегии пассажира, учитывающей время ожидания транспорта, непрямолинейность маршрута, предпочтения видов транспорта, возможное перераспределение пассажирских потоков между остановочными пунктами сети, расположенными в пределах пешеходной доступности. Непрямолинейность поездок оценивается посредством полученной эмпирической модели деления спроса по длине поездок. Результаты. Сформулированы задачи проектирования перевозок общественным транспортом, разработана многокритериальная математическая модель их решения. Изложена методика распределения пассажирских потоков по маршрутной сети, основанная на гибкой стратегии пассажира. Практическая реализация описанной методики PAP осуществлена посредством специально разработанного программного обеспечения с использованием реляционной системы управления базами данных (СУБД). Обсуждение и заключение. Эффективность разработанной методики PAP показана на тестовых расчетах, которые осуществлены с использованием пассажирских корреспонденций, среднего буднего дня октября месяца 2019 года, полученных посредством обработки валидаций электронных проездных билетов городского пассажирского транспорта г. Красноярска.

Introduction. The process of planning public transport is divided into a few number of tasks in strategic, tactical and operational levels, which include the development route system, the establishment of traffic intensity along routes, the design of the structure of road transport vehicles, the distribution of the current road transport vehicles along the routes, determining the required amount of the subsidies, etc. Materials and methods. The article presents a multi-criteria mathematical model of transportation design, according to which the tasks have been solved by distributing (limited or unlimited) transport resources between the permissible routes of the transport network in accordance with a variety of efficiency criteria, which can be the subject to appropriate restrictions. The formation acceptable routes on the transport network can be carried out by means of the algorithms developed, for example, in the framework of solving TNDP and TNDFSP tasks. The routes can also be adjusted by experts. Transport demand is set by a matrix of passenger correspondence generated for the entire period of traffic on a weekday, to ensure that all passenger flows along the route network are taken into account, and not only the periods of the greatest traffic intensity. The calculation of the parameters of the transport offer in the process of solving the problems of transportation design is carried out based on the results of the passenger correspondence distribution on the route network (PAP), which is a complex problem unsolved today. The article describes the developed PAP methodology based on a flexible passenger strategy that takes into account the waiting time for transport, the proximity of the route through an empirical model of dividing demand by the length of trips, the preferences of transport modes, the possible redistribution of passenger flows between the stopping points of the network located within a walking distance. Results. The tasks of designing public transport transportation have been formulated, a multi-criteria mathematical model of their solution has been developed. The method of distribution of passenger flows on the route network based on a flexible passenger strategy has been described. The effectiveness of the developed PAP methodology is shown on test calculations, which were carried out using passenger correspondence, an average weekday in October 2019, obtained by processing validations of e-tickets of urban passenger transport in Krasnoyarsk. Discussion and conclusion. The practical implementation of the described methodology for the distribution of passenger flows on the route network using relational database management systems (DBMS) MS SQL Server has been carried out.

общественный транспортпланирование общественного транспортамаршрутная сетьинтервалы движения по маршрутампарк подвижного составаматрица пассажирских корреспонденцийтранспортный спространспортное предложениепрограмма перевозоктранспортная сетьмаршрутпоездкаpublic transportpublic transport planningroute networktraffic intervals along the routesroad transport vehiclespassenger correspondence matrixtransport demandtransport supplytransportation programtransport networkroutetripReferencesCeder A. Bus network design / A. Ceder, N. H. M. Wilson // Transp. Res. Part B: Methodol. 1986. Vol. 20, Iss. 4. P. 331-344. URL: DOI: 10.1016/0191-2615(86)90047-0.Ceder A. Bus network design / A. Ceder, N. H. M. Wilson. Transp. Res. Part B: Methodol. 1986. Vol. 20, Iss. 4. P. 331–344. URL: DOI: 10.1016/0191-2615(86)90047-0.Durán-Micco, J. A survey on the transit network design and frequency setting problem / J. Durán-Micco, P. Vansteenwegen // Public Transport. 2022. Vol. 14, Iss. 1. P. 155-190. URL: DOI: 10.1007/s12469-021-00284-y.Durán-Micco, J. A survey on the transit network design and frequency setting problem / J. Durán-Micco, P. Vansteenwegen. Public Transport. 2022. Vol. 14, Iss. 1. P. 155-190. URL: DOI: 10.1007/s12469-021-00284-y.Guihaire V. Transit network design and scheduling: A global review / V. Guihaire, J-K. Hao // Transp. Res. Part A: Policy Pract. 2008. Vol. 42, Iss. 10. P. 1251–1273. URL: DOI: 10.1016/j.tra.2008.03.011.Guihaire V. Transit network design and scheduling: A global review / V. Guihaire, J-K. Hao. Transp. Res. Part A: Policy Pract. 2008. Vol. 42, Iss. 10. P. 1251–1273. URL: DOI: 10.1016/j.tra.2008.03.011.Desaulniers G. Public transit / G. Desaulniers, M. Hickman // Hand-books in Operation Research and Management Science: Transportation. 2007. Vol. 14. P. 69–120.Desaulniers G. Public transit / G. Desaulniers, M. Hickman. Hand-books in Operation Research and Management Science: Transportation. 2007. Vol. 14. P. 69-120.Transit Capacity and Quality of Service Manual // TCRP Web Docu-ment 6 (Project A-15) Contractor’s Final Report, 1999. P. 62.Transit Capacity and Quality of Service Manual. TCRP Web Docu-ment 6 (Project A-15) Contractor’s Final Report, 1999. P. 62.Van Nes R. Design of multimodal transport networks, a hierarchical approach / R. Van Nes // TRAIL Thesis Series T2002/5, DUP, Delft Universi-ty, the Netherlands, 2002.Van Nes R. Design of multimodal transport networks, a hierarchical approach. TRAIL Thesis Series T2002/5, DUP, Delft Universi-ty, the Netherlands, 2002.A review of urban transportation network design problems / R. Z. Farahani, E. Miandoabchi, W. Y. Szeto, H. Rashidi // European Journal of Operational Research. 2013. Vol. 229, Iss. 2. P. 81-302. URL: https://doi.org/10.1016/j.ejor.2013.01.001.Farahani R. Z., Miandoabchi E., Szeto W. Y., Rashidi H. A review of urban transportation network design problems. European Journal of Operational Research. 2013. Vol. 229, Iss. 2. P. 81–302. URL: https://doi.org/10.1016/j.ejor.2013.01.001.López-Ramos F. Integrating network design and frequency setting in public transportation networks: a survey / F. López-Ramos // SORT. 2014. Vol. 38, Iss. 2. P. 181–214.López-Ramos, F. Integrating network design and frequency setting in public transportation networks: a survey. SORT. 2014. Vol. 38, Iss. 2. P. 181–214.Liu Y. Transit users’ route-choice modelling in transit assignment: a review / Y. Liu, J. Bunker, L. Ferreira // Transp. Rev. 2010. Vol. 30. P. 753–769. URL: DOI: 10.1080/01441641003744261.Liu Y., Bunker J., Ferreira L. Transit users’ route-choice modelling in transit assignment: a review. Transp. Rev. 2010. Vol. 30. P. 753–769. URL: DOI: 10.1080/01441641003744261.Modelling public transport route choice, with multiple access and egress modes / T. Brands, E. de Romph, T. Veitch, J. Cook // Transport Res Proc. 2014. Vol. 1. P. 12–23 (моделирование мультимодальной сети).Modelling public transport route choice, with multiple access and egress modes. T. Brands, E. de Romph, T. Veitch, J. Cook. Transport Res Proc. 2014. Vol. 1. P. 12–23 (modeling of a multimodal network).Самойлов Д. С. Принципы построения и координации маршрутов городского пассажирского транспорта. М.: ОНТИ АКХ им. К. Д. Памфилова, 1981. 74 с.Samojlov D. S. Principy postroenija i koordinacii marshrutov gorodskogo passazhirskogo trans-porta [Principles of construction and coordination of routes of urban passenger transport]. Moscow, ONTI AKH im. K. D. Pamfilova, 1981: 74. (In Russ.)Бурлуцкий А. А. Анализ опыта формирования оптимальных маршрутных схем городского пассажирского транспорта // Вестник ТГАСУ. 2013. № 2. С. 371–380.Burluckij A. A. Analiz opyta formirovanija optimal’nyh marshrutnyh shem gorodskogo passazhirskogo transporta [Analysis of the experience of forming optimal route schemes of urban passenger transport]. Vestnik TGASU. 2013; 2: 371-380. (In Russ.)Мартынова Ю. А. Анализ опыта проектирования рациональных маршрутных сетей городского пассажирского транспорта // Интернет-журнал «Науковедение». 2014. № 2 (21). С. 1–10.Martynova Ju. A. Analiz opyta proektirovanija racional’nyh marshrutnyh setej gorodskogo passazhirskogo transporta [Analysis of the experience of designing rational route networks of urban passenger transport]. Internet-zhurnal «Naukovedenie». 2014; 2 (21): 1-10. (In Russ.)Мочалин С. М., Колебер Ю. А. Перспективы развития методов оптимизации маршрутных сетей городского пассажирского транспорта // Вестник СибАДИ. 2019. Т. 16, № 3. С. 241–255. URL: DOI: 10.26518/2071-7296-2019-3-241-255.Mochalin S.M., Koleber J.A. Urban passenger transport road networks: prospects of methods’ optimization. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2019; 16 (3): 241-255. (In Russ.) https://doi.org/10.26518/2071-7296-2019-3-241-255Бронштейн Л. А., Ларионов В. С., Нелидов И. А. Организация движения городского пассажирского транспорта // Труды НИИАТ Моссовета. М. Л.: Изд-во НККХ РСФСР, 1940. 252 с.Bronshtejn L. A., Larionov V. S., Nelidov I. A. Organizacija dvizhenija gorodskogo passazhirskogo transporta [Organization of urban passenger transport]. Trudy NIIAT Mossoveta. Moscow - L.: Izd-vo NKKH RSFSR, 1940: 252. (In Russ.)Яворский В. В., Баймульдин М. К., Аксенов С. Ш. Модель анализа обслуживания и проектирования сети маршрутов городского пассажирского транспорта // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 2. Ч. 2. С. 208–213.Javorskij V. V., Bajmul’din M. K., Aksenov S. Sh. Model’ analiza obsluzhivanija i proektirovanija seti marshrutov gorodskogo passazhirskogo transporta [Model of service analysis and design of urban passenger transport route network]. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental’nyh issledovanij. 2015; 2. Ch. 2: 208–213. (In Russ.)Jánošíková, Ľ. Design of urban public transport lines as a multiple criteria optimisation problem / Ľ. Jánošíková, M. Blatoň, D. Teichmann // WIT Transactions on The Built Environment. WITPress, 2010. Vol. 111. URL: DOI: 10.2495/UT100131.Jánošíková, Ľ., Blatoň M., Teichmann D. Design of urban public transport lines as a multiple criteria optimisation problem. WIT Transactions on The Built Environment. WIT Press, 2010; Vol. 111. URL: DOI: 10.2495/UT100131.Хрущев М. В. Методы общей и локальной маршрутизации автобусного транспорта в городах: монография. М.: ГУУ, 1999. 168 с.Hrushhev M. V. Metody obshhej i lokal’noj marshrutizacii avtobusnogo transporta v gorodah: mono-grafija [Methods of general and local routing of bus transport in cities: monograph]. Moscow, GUU, 1999:168. (In Russ.)A traffic analysis zone definition: a new methodology and algorithm / L. M. Martinez, J. M. Viegas, E. A. Silva // Transportation. 2009. Vol. 36. P. 581–599.Martinez L. M., Viegas J. M., Silva E. A. A traffic analysis zone definition: a new methodology and algorithm. Transportation. 2009; Vol. 36: 581-599.Murray A. T. A coverage model for improving public transit system accessibility and expanding access / A. T. Murray // Annals of Operations Research. 2003. Vol. 123. Р. 143–156.Murray A. T. A coverage model for improving public transit system accessibility and expanding access. Annals of Operations Re-search. 2003; Vol. 123: 143-156.Яценко С. А. Анализ методик расчета потребности автобусов для городских маршрутов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. № 5. C. 196–202.Jacenko S. A. Analiz metodik rascheta potrebnosti avtobusov dlja gorodskih marshrutov [Analysis of methods for calculating the needs of buses for urban routes]. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2016; 5: 196-202. (In Russ.)Highway Capacity Manual 2000. Transportation Research Board, National Research Council. Washington, D. C., USA, 2000. 1134 p.Highway Capacity Manual 2000. Transportation Research Board, National Research Council. Washington, D. C., USA, 2000. 1134 p.A multi-objective optimization and hybrid heuristic approach for ur-ban bus route network design / C. Wang, Z. Ye, W. Wang // IEEE Access. 2020. Vol. 8. Р. 12154-12167. URL: DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2966008.A multi-objective optimization and hybrid heuristic approach for ur-ban bus route network design / C. Wang, Z. Ye, W. Wang. IEEE Access. 2020; Vol. 8: 12154-12167. URL: DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2966008.Designing a large-scale public transport network using agent-based microsimulation / P. Manser, H. Becker, S. Hörl, K. W. Axhausen // Transp Res Part A: Policy. 2020. Pract. 137. Р. 1–15. URL: DOI: 10.1016/j.tra.2020.04.011.Manser P., Becker H., Hörl S., Axhausen K. W. Designing a large-scale public transport network using agent-based microsimulation. Transp Res Part A: Policy. 2020; Pract. 137: 1-15. URL: DOI: 10.1016/j.tra.2020.04.011.A particle swarm optimization algorithm for the solution of the transit network design problem / E. Cipriani, G. Fusco, S. M. Patella, M. Pet-relli // Smart Cities. 2020. Vol. 3, Iss. 2. P. 541–555.Cipriani E., Fusco G., Patella S. M., Pet-relli M. A particle swarm optimization algorithm for the solution of the transit network design problem. Smart Cities. 2020; Vol. 3, Iss. 2: 541-555.Optimising bus routes with fixed terminal nodes: comparing hyper-heuristics with NSGAII on realistic transportation networks / L. Ahmed, P. Heyken-Soares, C. Mumford, Y. Mao // In: Proceedings of the genetic and evo-lutionary computation conference / Association for computing machinery. Prague, Czech Republic, 2019. P. 1102–1110.Ahmed L., Heyken-Soares P., Mumford C., Mao Y. Optimising bus routes with fixed terminal nodes: comparing hyper-heuristics with NSGAII on realistic transportation networks. In: Proceedings of the genetic and evo-lutionary computation conference. Association for computing machinery. Prague, Czech Republic, 2019. P. 1102–1110.Multi-objective rapid transit network design with modal competition: the case of Concepción, Chile / G. Gutiérrez-Jarpa, G. Laporte, V. Marianov, L. Moccia // ComputOper Res. 2017. Vol. 78, Iss. 6. P. 27-43. URL: DOI: 10.1016/j.cor.2016.08.009.Gutiérrez-Jarpa G., Laporte G., Marianov V., Moccia L. Multi-objective rapid transit network design with modal competition: the case of Concepción, Chile. ComputOper Res. 2017; Vol. 78, Iss. 6: P. 27–43. URL: DOI: 10.1016/j.cor.2016.08.009.Nielsen, G. Network design for public transport success–theory and examples / G. Nielsen, T. Lange. Norwegian Ministry of Transport and Communications, Oslo, 2008. 30 p.Nielsen G., Lange T. Network design for public transport success–theory and examples. Norwegian Ministry of Transport and Communications, Oslo, 2008. 30 p.Фадеев А. И., Алхуссейни С. Методика определения корреспонденций пассажиров общественным транспортом из операций валидаций электронных проездных билетов // Вестник СибАДИ. 2022.Т. 19, № 3. С. 370–397. URL: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2022-19-3-370-397.Fadeev A.I., Alhusseini S. Methodology for determining passengers correspondence by public transport from electronic tickets validation operations. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2022; 19 (3): 370-397. (In Russ.) https://doi.org/10.26518/2071-7296-2022-19-3-370-397Fadeev A. I. Passenger trips analysis determined by processing vali-dation data of the electronic tickets in public transport / A. I. Fadeev, S. Alhusseini // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1061 012001. 2021. P. 9.Fadeev A. I., Alhusseini S. Passenger trips analysis determined by processing vali-dation data of the electronic tickets in public transport. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1061 012001. 2021. P. 9.Ortuzar, J. D. Modelling transport / J. D. Ortuzar, L. G. Willumsen. – John Willey & Sons, 2011. 586 p. URL: DOI:10.1002/9781119993308.Ortuzar J. D., Willumsen L. G. Modelling transport. John Willey & Sons, 2011: 586. URL: DOI: 10.1002/9781119993308.A review of urban transportation network design problems / R. Z. Farahani, E. Miandoabchi, W. Y. Szeto, H. Rashidi // Eur. J Oper. Res. 2013. Vol. 229. Р. 281-302. URL: DOI: 10.1016/j.ejor.2013.01.001.Farahani R. Z., Miandoabchi E., Szeto W. Y., Rashidi H. A review of urban transportation network design problems. Eur. J Oper. Res. 2013; Vol. 229: 281–302. URL: DOI: 10.1016/j.ejor.2013.01.001.Spiess, H. Optimal strategies: A new assignment model for transit networks / H. Spiess, M. Florian // Transp. ResPartB: Methodol. 1989. Vol. 23, Iss. 2. Р. 83-102. URL: DOI: 10.1016/0191-2615(89)90034-9.Spiess H., Florian M. Optimal strategies: A new assignment model for transit networks. Transp. Res Part B: Methodol. 1989. Vol. 23, Iss. 2. Р. 83-102. URL: DOI: 10.1016/0191-2615(89)90034-9.Корягин М. Е. Равновесные модели системы городского пассажирского транспорта в условиях конфликта интересов. Новосибирск: Наука, 2011. 140 с.Korjagin M. E. Ravnovesnye modeli sistemy gorodskogo passazhirskogo transporta v uslovijah konflikta interesov [Equilibrium models of the urban passenger transport system in conditions of conflict of interests]. Novosibirsk: Nauka, 2011:140. (In Russ.)TCRP Report 88: A Guidebook for Developing a Transit Perfor-mance-Measurement System. Kittelson& Associates, Inc. et al, 2003.TCRP Report 88: A Guidebook for Developing a Transit Perfor-mance-Measurement System. Kittel- son& Associates, Inc. et al, 2003.Mauttone, A. A multi-objective metaheuristic approach for the trans-it network design problem / A. Mauttone, M. E. Urquhart // Public Transp. 2009. Vol. 1. Р. 253-273. URL: https://doi.org/10.1007/s12469-010-0016-7.Mauttone A., Urquhart M. E. A multi-objective metaheuristic approach for the trans-it network design problem. Public Transp. 2009; Vol. 1: 253–273. URL: https://doi.org/10.1007/s12469-010-0016-7.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.