dr inż. katarzyna solecka, politechnika krakowska – „wielokryterialna ocena wariantów...

Wielokryterialna ocena wariantów zintegrowanego miejskiego transportu

publicznego

Politechnika Krakowskadr inż. Katarzyna Solecka

Gdańsk 21-22.11.2013

PLAN PREZENTACJI

1. Integracja miejskiego transportu publicznego

2. Metodyka wielokryterialnego wspomagania decyzji (WWD)

3. Zastosowanie WWD do oceny wariantów zintegrowanego miejskiego transportu publicznego w Krakowie.

• Problem decyzyjny• Konstruowanie wariantów• Spójna rodzina kryteriów• Preferencje decydenta• Eksperymenty obliczeniowe

1.Integracja

2. WWD

3. Zastosowanie WWD

4. Podsumowanie

INTEGRACJA - rozwiązania zapewniające „ciągłość” (seamless) podróży "od drzwi do drzwi„ [Janic M.Reggiani A.]

definiowane różnie przez autorów

Pojęcie integracji miejskiego transportu publicznego

Projekt Propolis

Projekt Prospect

Projekt QUATRO

Projekt ISOTOPE

Nea et al.; Potter S., Skinner M.J, Stead D.; Vigar G. i Stead D, Hull,; May A., Kelly C.,

Shepherd S; Janic M. Reggiani A.; itp..

OGÓLNIEProjekt

Voyager

Integracja miejskiego transportu publicznego

Integracja• integracja różnych środków transportu zbiorowego• integracja transportu zbiorowego i indywidualnego• integracja polityki transportowej z innymi politykami dotyczącymi

planowania przestrzennego, inwestycji infrastrukturalnych czy stanowienia cen.

Ekonomiczno – finansowej

Integracja

Przestrzennej

Informacyjnej

Organizacyjnej

Infrastrukturalna

Integracja miejskiego transportu publicznego

Przykłady rozwiązań integracyjnych

• węzły przesiadkowe• wspólne przystanki• wspólne pasy (torowiska tramwajowo-autobusowe)• skoordynowane rozkłady jazdy• wspólny bilet• informacja dla pasażerów

Nantes

Amsterdam

Integracja miejskiego transportu publicznego

Skrócenie czasu podróży

Lepsze wykorzystanie różnych środków transportu

Obniżenie kosztów transportu

Zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska

Poprawa dostępności środków transportu

Poprawa jakości transportu publicznego i życia w mieście

Zwiększenie konkurencyjności transportu publicznego miejskiego w stosunku do transportu indywidualnego

Korzyści integracji miejskiego transportu publicznego

Integracja miejskiego transportu publicznego

1.Integracja

2. WWD

3. Zastosowanie WWD

4. Podsumowanie

7

Wielokryterialne wspomaganie decyzji (WWD)

Pojęcie WWD

Zastosowanie metodyki WWD do oceny ZSMTP pozwala na:

przeprowadzenie kompleksowej oceny ZSMTP z uwzględnieniem różnych aspektów jego funkcjonowania o charakterze: technicznym, ekonomicznym, społecznym, środowiskowym

uwzględnienie sprzecznych interesów wielu podmiotów: władz miejskich, przedsiębiorstw transportowych – operatorów transportu publicznego, zarządu transportu publicznego, pasażerów oraz innych uczestników ruchu

znalezienie rozwiązań kompromisowych satysfakcjonujących te wszystkie podmioty będących wskazaniem/rekomendacją dla decydenta (władz miejskich).

Jedna z intensywnie rozwijających się metod oceny systemu miejskiego transportu publicznego

8

Decydent- określa cele- wyraża preferencje- ocenia ostateczne rozwiązanie

Analityk-posiada wiedzę i

doświadczenie- konstruuje model decyzyjny- dobiera metody i narzędzia

Podmioty zainteresowane danym rozwiązaniemInterwenienci w procesie decyzyjnym np. klienci, zleceniodawcy, społeczność lokalna.

- warianty- kryteria- perefencje

Metoda rozwiązania

Rozwiązanie kompromisowe

Wielokryterialne wspomaganie decyzji (WWD)

9

jest to sytuacja, w której, mając zdefiniowany zbiór działań (decyzji, wariantów) i spójną rodzinę kryteriów, decydent dąży do:

określenia podzbioru działań (decyzji, wariantów) uważanych za najlepsze względem rozważanej rodziny kryteriów

(problem wyboru, optymalizacji),

podziału zbioru działań (decyzji, wariantów) na podzbiory zgodnie z pewnymi normami (problem klasyfikacji albo sortowania),

uszeregowania zbioru działań (decyzji, wariantów) od najlepszych do najgorszych (problem szeregowania, rankingu).

Wielokryterialny problem decyzyjny

Problem decyzyjny: Wielokryterialny problem szeregowania wariantów zintegrowanego systemu miejskiego transportu publicznego (ZSMTP)

1.Integracja

2. WWD

3. Zastosowanie WWD

4. Podsumowanie

Zastosowanie WWD do oceny wariantów ZSMTP w Krakowie

• Problem decyzyjny (zdefiniowanie problemu, identyfikacja uczestników procesu)

• Konstruowanie wariantów (określenie sposobu konstruowania wariantów)

• Spójna rodzina kryteriów (stworzenie definicji kryteriów, określenie kierunku preferencji)

• Preferencje decydenta i interwenientów (określenie wag kryteriów oraz wrażliwości na zmianę wartości wag kryteriów)

• Eksperymenty obliczeniowe (wybór metody, przeprowadzenie eksperymentów z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania)

Cztery etapy postępowania

WŁADZE MIASTA

Operator miejskiego transportu publicznego

Zarząd miejskiego transportu publicznego

Pasażerowie miejskiego transportu publicznego

Inni uczestnicy ruchu

InterwenienciUczestnicy

procesu decyzyjnego

DEC

YDEN

T

Ekspert z zakresu transportu

ANALITYK

Uczestnicy procesu decyzyjnego

Konstruowanie wariantów ZSMTP

Heurystyczne konstruowanie wariantów wspomagane symulacją ruchu

Heurystyczne konstruowanie wariantów Symulacja ruchu

• integracja tylko na istniejącym systemie miejskiego transportu publicznego, • integracja która dopuszcza rozwój systemu transportu publicznego

Konstruowanie w oparciu o zasady kształtowania systemów transportowych

(konstruowanie wariantów ZSMTP polega np. na: wprowadzanie nowych środków transportu publicznego, nowych tras, linii w celu ułatwienia integracji systemu transportowego, wprowadzenie narzędzi integrujących miejski transport publiczny itp.)

• program do makrosymulacji ruchu VISUM

• stworzenie modelu symulacji ruchu dla danego miasta lub wykorzystanie istniejącego

• modelowanie narzędzi integrujących miejski transport publiczny

• uzyskanie szeregu parametrów charakteryzujących miejski transport publiczny

Modelowanie VISUM - przykład:

1. Węzły przesiadkowe:Miejsce gdzie pasażerowie zmieniają środek transportu.

Miejsce w którym współdziałają środki transportu różnych przewoźników.

Td = element czasu przesiadki (czas przesiadki= czas dojścia + czas oczekiwania)

PKP

Td = 7 min

T

Td = 40 s TA

Konstruowanie wariantów ZSMTP

ST3ST4

ST2ST1

ST5

26

25

ST6

24

15

14

2

Nowe pasy-tram.aut

Węzły przesiadakowe wraz z koordynacją rozkładów

Program do makrosymulacji ruchu : VISUM

8 wariantów (modeli) symulacji ruchu zintegrowanego systemu miejskiego transportu publicznego

Konstruowanie wariantów ZSMTP – przykład Kraków

Kryterium miernik służący za podstawę oceny. Powinno umożliwić przede wszystkim ocenę preferencji w związku z decyzją.

Spójna rodzina kryteriów

WYCZERPYWALNOŚĆ OCENY

SPÓJNOŚĆ

NIEPOWTARZALNOŚĆ ZAKRESÓW ZNACZENIOWYCH

Definicja spójnej rodziny kryteriów

- rentowność systemu- koszt inwestycji

KRYTERIA EKONOMICZNE

- przyjazność dla środowiska

KRYTERIA ŚRODOWISKOWE

- średni czas podróży- standard podróży-poziom integracji systemu transportowego- bezpieczeństwo podróży- dostępność systemu

KRYTERIA SPOŁECZNE

- wskaźnik wykorzystania taboru

- niezawodność systemu

KRYTERIA TECHNICZNE

Definicja spójnej rodziny kryteriów

,

Średni czas podróży TP[min.] – kryterium minimalizowane

Przykład - definicji kryteriów

Wskaźnik wykorzystania taboru (WT) [%] – kryterium maksymalizowane

Poziom integracji systemu transportowego PI [%]– kryterium maksymalizowane

M – kategorie środków transportu miejskiegoppm – praca przewozowa m-tej kategorii pojazdów miejskiego transportu publicznego [paskm]ppm

max – maksymalna (możliwa do zrealizowania) praca przewozowa m-tej kategorii pojazdów miejskiego transportu publicznego [paskm]K – narzędzia integracji transportu miejskiegow – współczynnik wagowy

max PI=(𝑤1

𝑎1

𝑎1❑𝑚𝑎𝑥 +𝑤2

𝑎2

𝑎2❑𝑚𝑎𝑥 +…+𝑤6

𝑎6

𝑎6❑𝑚𝑎𝑥 )

𝑤1+𝑤2+…+𝑤6 Wartości poszczególnych elementów integrujących miejski transport publiczny

Przykład - definicji kryteriów

Lp. Nazwa kryterium

Decydent Interwenienci

władze miasta

zarząd transportu miejskiego

operator pasażerowieinni

uczestnicy ruchu

1 Czas podróży X2 Standard podróży X X

3 Wskaźnik wykorzystania taboru X

4 Przyjazność dla środowiska X X X

5Poziom integracjisystemu miejskiego transportu publicznego

X X X X X

6Niezawodność systemu miejskiego transportu publicznego

X X X X

7Bezpieczeństwo podróży (sytuacyjnei ruchu)

X X X

8Rentowność systemu miejskiego transportu publicznego

X

9Dostępność systemu miejskiego transportu publicznego

X

10 Koszty inwestycji X

Model preferencji decydenta

Dwa główne aspekty preferencyjne:

• ważność kryteriów • wrażliwość badanych na zmiany wartości kryteriów.

BADANIA ANKIETOWE WSRÓD ZAINTERESOWANYCH PODMIOTÓW

lub

BADANIA ANKIETOWE WŚRÓD EKSPERTÓW OCENIAJĄCYCH Z PUNKTU WIDZENIA ZAINTERESOWANYCH PODMIOTÓW

Określenie wag kryteriów na podstawie przeprowadzonych badań ankietowych wśród zainteresowanych podmiotów (skala ocen 1 – 7) Przykład: porównanie względem trzech podmiotów

Ważność kryteriów – przykład Kraków

22

metody oparte na relacji przewyższania (np. Electre , Promethee )

metody oparte o wieloatrybutowąteorię użyteczności (np. AHP, UTA )

metody interaktywne/dialogowe (np. LBS )

Wybór metody

Wybór metod

Szkoła europejska. Metody przewyżasznia Szkoła amerykańska. Metody oparte o teorie użyteczności

Modelowanie preferencji decydenta odbywa się za pomoca relacji przewyższania, która dopuszcza występowanie nieporownywalności wariantów, czyli decydent nie jest wstanie wskazać lepszego z dwóch wariantów (electre, promethee).Model preferencji decydenta tworzony poprzez określenie progów:

równoważności qi, preferencji pi, veta vi, oraz współczynników ważności kryteriów wi.

W modelu tym obowiązuje zasada qi<pi<vi.

Polega na agregowaniu różnych kryteriów do jednej optymalizowanej addytywnej funkcji użyteczności. Zakłada że wszystkie warianty są porównywalne czyli dla każdej pary wariantów decydent zawsze wybierze preferencję lub uzna je za równoważne (metoda ANP, AHP). Modelowanie preferencji odbywa się za pomocą porównań parami wariantów, kryteriów podkryteriów.

PRZYDATNOŚĆ I WYBÓR METODY

Właściwościproblemu decyzyjnego

AHP UTAElectre III

Promtehee

IIANP

Oreste

Mappac

Kompensacyjno

-koniunkcyj

na

Zbiór wariantów - mały + - + + + + + +Decydenci - jeden + + + + + + + +Charakter informacji -deterministyczna + + + + + + + +Rodzaj informacji - kardynalna + - + + + - - +Problematyka decyzyjna – problem szeregowania + + + + + + + +Odległość pomiędzy wariantami mierzona ilościowo - istotne + + - + + - - +Cechy metodyŁatwość tworzenia modelu preferencji (+ łatwy, - trudny) + - - + + + - +Pracochłonność (+ mała, - duża,) - - + + - + - +Przyjazność dla użytkownika (+ przyjazna, - nieprzyjazna) + - + + - - - +Powszechność stosowania na świecie (+ powszechna, - mało powszechna)

+ - + + + - - -

Graficzne przedstawienie wyników (+ tak, - nie) + - + + + + - -

Suma punktów 10 4 9 11 9 7 4 9

3.Jeden wspólny ranking

uwzględniający interesariuszy oraz decydenta

2.Jeden wspólny ranking dla

wszystkich interesariuszy oraz osobny ranking dla

decydenta

PODEJŚCIA W RANGOWANIU WARIANTÓW

1.Osobne rankingi dla wszystkich zainteresowanych podmiotów

oraz decydenta – wybór najlepszego

Przykłądowe programy do rozwiązywania problemów wielokryterialnego wspomagania decyzji:

EXPERT CHOICE, MakeITRational (metoda AHP)

Electre III/IV (metoda Electre III)

Visual Promethee (metoda Promethee II)

Super Decision (metoda ANP)

EKSPERYMENTY OBLICZENIOWE – Przykład – Kraków - METODA AHP

Podejście I- Model preferencji pasażerów/a miejskiego transportu publicznego

Indeks spójności = 0,03

Bezwzględne współczynniki ważności (użyteczności) kryteriów uzyskane metodą AHP

EKSPERYMENTY OBLICZENIOWE – METODA AHP

Porównanie wariantów względem kryterium K1

Uszeregowanie wariantów względem kryterium K1.

EKSPERYMENTY OBLICZENIOWE – METODA AHP

Macierz funkcji użyteczności wariantów względem poszczególnych kryteriów

Uszeregowanie końcowe wariantów

EKSPERYMENTY OBLICZENIOWE – METODA AHP

W5AW6W5W2W4W3W1W0

W5AW6W5W2W3W4W1W0

2. Wspólny interesariusze

EKSPERYMENTY OBLICZENIOWE –METODA ELECTRE III

W5W6W5AW4W3W2W1W0

W5W5AW6W4W2W1W3W0

31

DZIĘKUJE ZA UWAGĘ

Szczegóły metodyki - Praca doktorska:

Wielokryterialna ocena wariantów zintegrowanego systemu miejskiego transportu publicznego

http://suw.biblos.pk.edu.pl/resourceDetailsRPK&rId=36837

2. Propozycja metodyki wyboru najlepszego wariantu ZSMTP

Diagnoza oraz ocena aktualnego stanu systemu miejskiego transportu publicznego

Sfor

muł

owan

ie za

gadn

ieni

a o

ceny

ZSM

TP

jako

wie

lokr

yter

ialn

ego

prob

lem

u sz

ereg

owan

ia w

aria

ntów

(WSW

)

Sformułowanie problemu decyzyjnego Określenie decydentów i interwenientówKryteria oceny

Heurystyczna (ekspercka) konstrukcja wariantów ZSMTP

Opis sytuacji decyzyjnej

Definicja spójnej rodziny kryteriów

ETAP II

ETAP I

Model transportowy dla aglomeracji

Ocena porównawcza wariantów

Pozi

om sy

mul

acji

ruch

u

Wskaźniki opisujące warianty

Podsumowanie eksperymentów obliczeniowychETAP V

Przegląd i ocena metod WSW

Ważność kryteriów (wagi); Wrażliwość kryteriów (progi)

ETAP III 1. Przegląd dostępnych metod szeregowania wariantów (SW)2. Porównanie metod ze względu na ich podstawowe cechy 3. Dopasowanie metod SW do specyfiki problemu decyzyjnego

Przeprowadzenie eksperymentów obliczeniowych

ETAP IV 1. Eksperymenty obliczeniowe 2. Zestawienie i analiza wyników 3. Analiza wrażliwości

Modelowanie preferencji decydenta

i interwenientów

1. Potencjały ruchotwórcze2. Więźba ruchu3. Podział zadań przewozowych4. Rozkład ruchu na sieć

Kodowanie, modelowanie narzędzi integrujący MTP, symulacja podróży i potoków pasażerskich dla wariantów

Heurystyczna konstrukcja

wariantów ZSMTP wspomagana

symulacją ruchu

Rankingi końcowe