Детальная информация

Целью исследования является разработка и исследование имитационной модели транспортной системы с целью анализа пассажиропотоков и оценки экономической эффективности маршрутов на примере городов Москва и Санкт-Петербург. Решены следующие задачи: - проведён обзор существующих подходов к моделированию транспортных систем; - выполнена интеграция и предварительная обработка транспортных данных двух мегаполисов; - сформированы матрицы корреспонденций на основе реальных данных пассажиропотоков; - разработана имитационная модель автобусной сети с реализацией в виде программного инструмента; - проведено тестирование модели на конкретных маршрутах; - выполнен экономический анализ доходной и расходной части транспортной деятельности. Актуальность исследования обусловлена необходимостью применения современных цифровых инструментов для анализа и прогнозирования пассажиропотоков в условиях увеличивающейся транспортной нагрузки в мегаполисах. Имитационное моделирование позволяет получать достоверные данные для обоснованного планирования и оптимизации маршрутной сети, что особенно важно для повышения устойчивости и эффективности городской транспортной системы. Использованные методы: имитационное моделирование, анализ и синтез, методы обработки и агрегации данных, SQL-запросы, статистический анализ, методы визуализации данных, экономическое моделирование. Источники информации: статистические данные, предоставленные лабораторией «Промышленные системы потоковой обработки данных» СПбПУ, а также данные открытых источников. Результатом работы стало создание программного прототипа имитационной модели городской транспортной системы, основанной на реальных данных пассажиропотоков Москвы. В процессе исследования была проведена интеграция разнородных источников информации, включая трекинг движения транспорта, данные транзакций и остановочных пунктов. На основе обработанных данных сформированы матрицы корреспонденций, позволившие смоделировать поведение пассажиров в транспортной сети. Разработанная модель реализована в виде веб-интерфейса, обеспечивающего удобную визуализацию и взаимодействие с результатами моделирования. Кроме того, проведена экономическая оценка деятельности городского транспорта с точки зрения доходности и затрат, что позволило определить потенциальные точки оптимизации. Полученное решение может быть использовано для принятия обоснованных управленческих решений в области развития и планирования маршрутной сети.

The purpose of the research is to develop and analyze a simulation model of the transport system for the purpose of assessing passenger flows and evaluating the economic efficiency of routes, based on the cases of Moscow and St. Petersburg. The following tasks were addressed: - a review of existing approaches to transport system modeling was conducted; - integration and preprocessing of transport data for two metropolitan areas were carried out; - origin-destination matrices based on real passenger flow data were constructed; - a simulation model of the bus network was developed and implemented as a software tool; - the model was tested on specific routes; - an economic analysis of the income and expenses related to transport operations was performed. The relevance of the study lies in the need to apply modern digital tools for analyzing and forecasting passenger flows amid increasing urban transport load. Simulation modeling enables the generation of reliable data for informed planning and optimization of transport routes, which is crucial for enhancing the efficiency and resilience of urban transport systems. Methods used: simulation modeling, analysis and synthesis, data processing and aggregation methods, SQL queries, statistical analysis, data visualization techniques, and economic modeling. Sources of information: statistical data provided by the “Industrial Stream Data Processing Systems” Laboratory at Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, as well as publicly available open data sources. As a result of the work, a software prototype of an urban transport system simulation model was developed based on real passenger flow data from Moscow. During the study, heterogeneous data sources were integrated, including vehicle tracking, fare transactions, and stop point information. Based on the processed data, origin-destination matrices were constructed, enabling the modeling of passenger behavior within the transport network. The developed model was implemented as a web interface, providing convenient visualization and interaction with the simulation results. Furthermore, an economic evaluation of transport operations was performed in terms of revenue and expenditure, allowing the identification of potential areas for optimization. The developed solution can be used to support informed decision-making in the planning and development of urban transport networks.

• ЗАДАНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ОБЗОР НАУЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ
  • 1.1. Имитационное моделирование
  • 1.2. Математическое моделирование сетей
  • 1.3. Data-Driven модели (автоматизированный сбор данных)
  • 1.4. Модели на основе ИИ и нейросетей
  • 1.5. Пространственное и геометрическое моделирование
  • 1.6. Мультикритериальные модели
  • 1.7. Экономика и управление ресурсами
  • 1.8. Методы сбора и анализа данных
  • 1.9. Моделирование транспортных потоков
  • 1.10. Оптимизация маршрутов и расписаний
  • 1.11. Системы мониторинга и управления
• 2. ПОДГОТОВКА И АНАЛИЗ ДАННЫХ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПАССАЖИРОПОТОКА В ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ
  • 2.1. Анализ исходных данных
  • 2.2. Выбор инструмента и интеграция данных для анализа пассажиропотока
  • 2.3. Сопоставление данных остановок из таблиц stops и route_stops Москвы
  • 2.4. Формирование итоговой таблицы пассажиропотока Москвы
  • 2.5. Формирование матрицы корреспонденции Москвы
  • 2.6. Структура и объединение таблиц пассажиропотока Санкт-Петербурга
  • 2.7. Формирование матрицы корреспонденции по Санкт-Петербургу
  • 2.8. Отбор промышленных зон Санкт-Петербурга
  • 2.9. Отбор остановок промышленных зон Санкт-Петербурга
  • 2.10. Формирование матриц корреспонденций по Санкт-Петербургу в промышленных зонах
  • 2.11. Графики пассажиропотока по матрицам корреспонденций и их анализ
• 3. МОДЕЛЬ СЕТИ АВТОБУСНЫХ МАРШРУТОВ МОСКВЫ И ЕЁ ТЕСТИРОВАНИЕ
  • 3.1. Docker-контейнер
  • 3.2. Общая структура модели в веб-интерфейсе
  • 3.3. Структура модели по маршрутам и остановкам
  • 3.4. Методика проведения экспериментов в имитационной модели транспортных потоков
  • 3.5. Методика расчета показателей эффективности работы маршрутного транспорта
  • 3.6. Сценарное тестирование маршрута МЦ3 (ММЦ УФМС - МЦД «Подольск») в среде имитационной модели
• 4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПАССАЖИРОПОТОКА В ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА
  • 4.1. Экономическая оценка доходной части транспортной деятельности
  • 4.2. Первый способ экономической оценки расходной части транспортной деятельности
  • 4.3. Второй способ экономической оценки расходной части транспортной деятельности
  • 4.4. Сравнительный анализ доходной и расходной частей транспортной деятельности
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• СВЕДЕНИЯ ОБ УЧАСТИИ АВТОРА В НАУЧНОЙ РАБОТЕ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б
• ПРИЛОЖЕНИЕ В