dr inż. Katarzyna Solecka, Politechnika Krakowska – „Wielokryterialna ocena wariantów zintegrowanego systemu miejskiego transportu publicznego”

1. Wielokryterialna ocena wariantów
zintegrowanego miejskiego
transportu publicznego
Politechnika Krakowska
dr inż. Katarzyna Solecka
Gdaosk 21-22.11.2013

2. 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

3. Integracja miejskiego transportu publicznego
1.Integracja
2. WWD
3. Zastosowanie WWD
4. Podsumowanie
Pojęcie integracji miejskiego
transportu publicznego
definiowane różnie przez autorów
Projekt
Propolis
Projekt
QUATRO
Projekt
Prospect
Projekt
ISOTOPE
Projekt
Voyager
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..
OGÓLNIE
INTEGRACJA - rozwiązania zapewniające „ciągłośd” (seamless)
podróży "od drzwi do drzwi„ *Janic M.Reggiani A.]

4. 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.
Przestrzennej
Organizacyjnej
Integracja
Infrastrukturalna
Informacyjnej
Ekonomiczno – finansowej

5. Integracja miejskiego transportu publicznego
Przykłady rozwiązao integracyjnych
•
•
•
•
•
•
węzły przesiadkowe
wspólne przystanki
wspólne pasy (torowiska tramwajowo-autobusowe)
skoordynowane rozkłady jazdy
wspólny bilet
informacja dla pasażerów
Nantes
Amsterdam

6. Integracja miejskiego transportu publicznego
Korzyści integracji 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

7. Wielokryterialne wspomaganie decyzji (WWD)
1.Integracja
2. WWD
Pojęcie WWD
3. Zastosowanie WWD
4. Podsumowanie
Jedna z intensywnie rozwijających się metod oceny systemu miejskiego
transportu publicznego
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 rozwiązao kompromisowych satysfakcjonujących te wszystkie
7
podmioty będących wskazaniem/rekomendacją dla decydenta (władz miejskich).

8. Wielokryterialne wspomaganie decyzji (WWD)
Podmioty zainteresowane danym rozwiązaniem
Interwenienci w procesie decyzyjnym np. klienci, zleceniodawcy,
społecznośd lokalna.
Decydent
- określa cele
- wyraża preferencje
- ocenia ostateczne
rozwiązanie
Analityk
- warianty
- kryteria
- perefencje
-posiada wiedzę i
doświadczenie
- konstruuje model decyzyjny
- dobiera metody i narzędzia
Metoda rozwiązania
Rozwiązanie kompromisowe
8

9. Wielokryterialny problem decyzyjny
jest to sytuacja, w której, mając zdefiniowany zbiór działao (decyzji,
wariantów) i spójną rodzinę kryteriów, decydent dąży do:
określenia podzbioru działao (decyzji, wariantów) uważanych za
najlepsze względem rozważanej rodziny kryteriów
(problem wyboru, optymalizacji),
podziału zbioru działao (decyzji, wariantów) na podzbiory zgodnie
z pewnymi normami (problem klasyfikacji albo sortowania),
uszeregowania zbioru działao (decyzji, wariantów) od najlepszych
do najgorszych (problem szeregowania, rankingu).
9

10. Zastosowanie WWD do oceny wariantów ZSMTP w Krakowie
1.Integracja
2. WWD
3. Zastosowanie WWD
4. Podsumowanie
Cztery etapy postępowania
• 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)
Problem decyzyjny: Wielokryterialny problem szeregowania wariantów
zintegrowanego systemu miejskiego transportu publicznego (ZSMTP)

11. Uczestnicy procesu decyzyjnego
WŁADZE MIASTA
DECYDENT
Zarząd miejskiego
transportu publicznego
Uczestnicy
procesu
decyzyjnego
ANALITYK
Ekspert z zakresu
transportu
Operator miejskiego
transportu publicznego
Interwenienci
Pasażerowie miejskiego
transportu publicznego
Inni uczestnicy ruchu

12. Konstruowanie wariantów ZSMTP
Heurystyczne konstruowanie wariantów wspomagane
symulacją ruchu
Heurystyczne konstruowanie wariantów
Symulacja ruchu
• integracja tylko na istniejącym systemie • program do makrosymulacji ruchu
miejskiego transportu publicznego,
VISUM
• integracja która dopuszcza rozwój
• stworzenie modelu symulacji ruchu
systemu transportu publicznego
dla danego miasta lub wykorzystanie
istniejącego
Konstruowanie w oparciu o zasady
• modelowanie narzędzi
kształtowania systemów transportowych
integrujących miejski transport
publiczny
(konstruowanie wariantów ZSMTP polega
• uzyskanie szeregu parametrów
np. na: wprowadzanie nowych środków
charakteryzujących miejski
transportu publicznego, nowych tras, linii w
transport publiczny
celu ułatwienia integracji systemu
transportowego, wprowadzenie narzędzi
integrujących miejski transport publiczny
itp.)

13. Konstruowanie wariantów ZSMTP
Modelowanie VISUM - przykład:
1. Węzły przesiadkowe:
Miejsce gdzie pasażerowie zmieniają środek transportu.
Miejsce w którym współdziałają środki transportu różnych
przewoźników.
PKP
A
T Td = 40 s
Td = 7 min
T
Td = element czasu przesiadki (czas przesiadki= czas dojścia + czas oczekiwania)

14. Konstruowanie wariantów ZSMTP – przykład Kraków
Program do makrosymulacji ruchu : VISUM
8 wariantów (modeli) symulacji ruchu zintegrowanego systemu miejskiego transportu publicznego
2
14
15
24
26
25
ST1
ST2
ST3
ST4
Węzły przesiadakowe wraz
z koordynacją rozkładów
Nowe pasy-tram.aut
ST5
ST6

15. Definicja spójnej rodziny kryteriów
Kryterium
miernik służący za podstawę oceny. Powinno umożliwid przede
wszystkim ocenę preferencji w związku z decyzją.
Spójna rodzina kryteriów
WYCZERPYWALNOŚĆ OCENY
SPÓJNOŚĆ
NIEPOWTARZALNOŚĆ ZAKRESÓW ZNACZENIOWYCH

16. Definicja spójnej rodziny kryteriów
KRYTERIA TECHNICZNE
- wskaźnik wykorzystania
taboru
- niezawodnośd systemu
KRYTERIA SPOŁECZNE
- średni czas podróży
- standard podróży
-poziom integracji systemu
transportowego
- bezpieczeostwo podróży
- dostępnośd systemu
KRYTERIA
EKONOMICZNE
- rentownośd systemu
- koszt inwestycji
KRYTERIA
ŚRODOWISKOWE
- przyjaznośd dla
środowiska

17. ,
Przykład - definicji kryteriów
Średni czas podróży TP*min.+ – kryterium minimalizowane

18. Przykład - definicji kryteriów
Wskaźnik wykorzystania taboru (WT) *%+ – kryterium maksymalizowane
Poziom integracji systemu transportowego PI [%]– kryterium maksymalizowane
Wartości
poszczególnych
elementów
integrujących miejski
transport publiczny
M – kategorie środków transportu miejskiego
ppm – 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 miejskiego
w – współczynnik wagowy

19. Decydent
Lp.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Nazwa kryterium
Czas podróży
Standard podróży
Wskaźnik wykorzystania
taboru
Przyjaznośd dla środowiska
Poziom integracji
systemu miejskiego
transportu publicznego
Niezawodnośd systemu
miejskiego transportu
publicznego
Bezpieczeostwo podróży
(sytuacyjne
i ruchu)
Rentownośd systemu
miejskiego transportu
publicznego
Dostępnośd systemu
miejskiego transportu
publicznego
Koszty inwestycji
władze
miasta
Interwenienci
zarząd
transportu
miejskiego
operator
pasażerowie
inni
uczestnicy
ruchu
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X

20. Model preferencji decydenta
Dwa główne aspekty preferencyjne:
• ważnośd kryteriów
• wrażliwośd badanych na zmiany wartości kryteriów.
BADANIA ANKIETOWE WSRÓD ZAINTERESOWANYCH PODMIOTÓW
lub
BADANIA ANKIETOWE WŚRÓD EKSPERTÓW OCENIAJĄCYCH Z PUNKTU
WIDZENIA ZAINTERESOWANYCH PODMIOTÓW

21. Ważność kryteriów – przykład Kraków
Określenie wag kryteriów na podstawie przeprowadzonych badao
ankietowych wśród zainteresowanych podmiotów (skala ocen 1 – 7)
Przykład: porównanie względem trzech podmiotów

22. Wybór metody
metody oparte o wieloatrybutową
teorię użyteczności (np. AHP, UTA )
metody oparte na relacji przewyższania
(np. Electre , Promethee )
metody interaktywne/dialogowe (np. LBS )
22

23. Wybór metod
Szkoła europejska. Metody przewyżasznia
Szkoła amerykaoska. Metody oparte o
teorie użyteczności
Modelowanie preferencji decydenta odbywa
się za pomoca relacji przewyższania, która
dopuszcza występowanie
nieporownywalności wariantów, czyli
decydent nie jest wstanie wskazad lepszego z
dwóch wariantów (electre, promethee).
Model preferencji decydenta tworzony
poprzez określenie progów:
równoważności qi,
preferencji pi,
veta vi, oraz
współczynników ważności kryteriów wi.
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 porównao
parami wariantów, kryteriów podkryteriów.
W modelu tym obowiązuje zasada qi<pi<vi.

24. AHP
ANP
Oreste
Mappac
Kompensacyjno koniunkcyjna
Suma punktów
Promtehee II
Zbiór wariantów - mały
Decydenci - jeden
Charakter informacji -deterministyczna
Rodzaj informacji - kardynalna
Problematyka decyzyjna – problem szeregowania
Odległość pomiędzy wariantami mierzona ilościowo - istotne
Cechy metody
Łatwość 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)
Electre III
Właściwości
problemu decyzyjnego
UTA
PRZYDATNOŚĆ I WYBÓR METODY
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
-
+
+
-
-
+
+
+
+
-
+
+
+
-
-
-
+
10
4
+
9
+
11
+
9
+
7
4
9

25. PODEJŚCIA W RANGOWANIU WARIANTÓW
1.
Osobne rankingi dla wszystkich
zainteresowanych podmiotów
oraz decydenta – wybór
najlepszego
2.
Jeden wspólny ranking dla
wszystkich interesariuszy
oraz osobny ranking dla
3.
decydenta
Jeden wspólny ranking
uwzględniający interesariuszy
oraz decydenta
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)

26. EKSPERYMENTY OBLICZENIOWE – Przykład – Kraków - METODA AHP
Podejście I
- Model preferencji pasażerów/a miejskiego transportu publicznego
Bezwzględne współczynniki ważności (użyteczności) kryteriów uzyskane
metodą AHP
Indeks spójności = 0,03

27. EKSPERYMENTY OBLICZENIOWE – METODA AHP
Porównanie wariantów względem kryterium K1
Uszeregowanie wariantów względem kryterium K1.

28. EKSPERYMENTY OBLICZENIOWE – METODA AHP
Macierz funkcji użyteczności wariantów względem poszczególnych
kryteriów
Uszeregowanie koocowe wariantów

29. EKSPERYMENTY OBLICZENIOWE – METODA AHP
W5A
W6
W5
W2
W4
W3
W1
W0
W5A
W6
W5
W2
W3
W4
W1
W0

30. EKSPERYMENTY OBLICZENIOWE –METODA ELECTRE III
W5
W6
W5A
W4
W3
W2
W1
W0
2. Wspólny interesariusze
W5
W5A
W6
W4
W2
W1
W3
W0

31. Szczegóły metodyki - Praca doktorska:
Wielokryterialna ocena wariantów zintegrowanego systemu
miejskiego transportu publicznego
http://suw.biblos.pk.edu.pl/resourceDetailsRPK&rId=36837
DZIĘKUJE ZA UWAGĘ
31

32. ETAP IDiagnoza oraz ocena aktualnego stanu systemu miejskiego transportu publicznego
Sformułowanie problemu decyzyjnego
Określenie decydentów i interwenientów
Kryteria oceny
Opis sytuacji decyzyjnej
Heurystyczna
konstrukcja
wariantów ZSMTP
wspomagana
symulacją ruchu
Heurystyczna (ekspercka) konstrukcja wariantów ZSMTP
Model transportowy dla aglomeracji
Poziom symulacji
ruchu
2. Propozycja
metodyki wyboru
najlepszego
wariantu ZSMTP
Sformułowanie zagadnienia oceny ZSMTP
jako wielokryterialnego problemu
szeregowania wariantów (WSW)
ETAP II
Definicja spójnej
rodziny kryteriów
Modelowanie
preferencji decydenta
i interwenientów
1. Potencjały
ruchotwórcze
2. Więźba ruchu
3. Podział zadao
przewozowych
4. Rozkład ruchu na
sied
Kodowanie,
modelowanie narzędzi
integrujący MTP,
symulacja podróży i
potoków pasażerskich
dla wariantów
Wskaźniki opisujące
warianty
Ocena porównawcza wariantów
Ważnośd kryteriów (wagi); Wrażliwośd kryteriów (progi)
ETAP III
ETAP IV
ETAP V
Przegląd
i ocena
metod WSW
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
1. Eksperymenty obliczeniowe
2. Zestawienie i analiza wyników
3. Analiza wrażliwości
Rankingi koocowe
Podsumowanie eksperymentów obliczeniowych