Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 96349 10.20295/1815-588X-2025-1-47-59 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Identifying Polycentric Urban Area Potential Based on Mathematical Modelling of Passenger Public Transport Systems Определение потенциала полицентричности городских районов на основе математического моделирования систем городского пассажирского транспорта Лосин Леонид Андреевич Losin Leonid Andreevich nipigrad@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Калюжный Николай Анатольевич Kalyuzhnyy Nikolay Anatol'evich nicholaskalyuzhny@gmail.com

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Институт проблем региональной экономики РАН Россия Institute for Regional Economic Studies Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Russian Federation Институт проблем региональной экономики РАН Санкт-Петербург Россия Institute for Regional Economic Studies, Russian Academy of Sciences St. Petersburg Russian Federation 21 03 2025 21 03 2025 22 1 47 59 18 03 2025 https://atjournal.ru/en/nauka/article/96349/view

Определить возможности применения методов транспортно-градостроительного моделирования для обоснования размещения субцентров в рамках полицентрической модели развития городов. Предложить численные критерии размещения потенциальных городских центров в зависимости от величины средних затрат времени на передвижения и разработать систему градации районов на основе данных критериев. На примере Петербургской агломерации определить значения прироста населения, остающегося в своих районах проживания, при увеличении средних затрат времени на передвижения. Отранжировать исследуемые районы по уровню эффективности организации на их основе субцентров. Методы: Математическое моделирование, методы обработки больших объемов данных, методы геоинформационного анализа. Результаты: Проанализированы применяемые в современных транспортных моделях методики расчета матриц межрайонных корреспонденций. Предложена гипотеза определения уровня самодостаточности городских районов, на основе которых целесообразна организация субцентров. Разработаны численные критерии размещения потенциальных городских центров в зависимости от величины средних затрат времени на передвижения, и предложена система градации районов на основе данных критериев. Проведена апробация решения задачи определения целесообразности организации субцентров на примере Петербургской агломерации. Сформулированы выводы о возможности использования методов математического моделирования для обоснования размещения субцентров в городах и агломерациях на основе предложенных численных критериев. Практическая значимость: Полученные результаты могут служить основой для расширения круга задач, решаемых на основе методов транспортно-градостроительного моделирования. Разработанные подходы и критерии могут использоваться при разработке проектных решений в составе стратегий и концепций территориального развития городов в части обоснования возможности организации полицентрической модели.

To identify the potential application of transport and urban planning modelling methods to rationalize sub-centre locations within a polycentric model of urban development. To present numeric criteria for the potential urban centre locations depending on the average travel time as well as to develop a district grading system based on these criteria. To estimate the population growth rate in the city residential districts with increasing average travel time on the example of St. Petersburg agglomeration. To rank the investigated residential districts in terms of their sub-centre organizational efficiency. Methods: Mathematical modelling, large volume data processing methods, geo-information analysis methods. Results: The methods used in modern transport models for calculating zone-to-zone matrices have been analyzed. A hypothesis is proposed to determine the level of urban areas’ self-sufficiency for creating sub-centres within them. Numerical criteria for the potential urban centre placement depending on the average travel time have been developed, and a district ranking system based on these criteria is proposed. The solution of the problem of determining the feasibility of sub-centres within a city has been tested on the example of St. Petersburg agglomeration. The conclusions on the possibility of using mathematical modelling methods to justify the sub-centre placement in cities and agglomerations based on the proposed numerical criteria are formulated. Practical significance: The results obtained can be used for expanding the range of project solutions applying methods of transport and urban planning modelling. The developed approaches and criteria can be used in the design solutions as part of city area development strategies and concepts in terms of substantiating the possibility of organizing a polycentric model.

 Транспортное моделирование агломерация полицентрическая модель матрица корреспонденций транспортный спрос максимизация энтропии Transport modelling agglomeration polycentric model zone-to-zone matrices transport demand entropy maximization

Якимов М. Р. Транспортное планирование: терминологический словарь / М. Р. Якимов. — М.: Агентство РАДАР, 2022. — 86 с. Yakimov M. R. Transportnoe planirovanie: terminologicheskiy slovar' / M. R. Yakimov. — M.: Agentstvo RADAR, 2022. — 86 s. Москва: курс на полицентричность. Оценка эффектов градостроительных проектов на полицентрическое развитие Москвы. — М.: НИУ ВШЭ, 2016. — 36 с. Moskva: kurs na policentrichnost'. Ocenka effektov gradostroitel'nyh proektov na policentricheskoe razvitie Moskvy. — M.: NIU VShE, 2016. — 36 s. Калюжный Н. А. Выявление потенциальных городских центров на основе моделирования пассажиропотоков (на примере Санкт-Петербурга) / Н. А. Калюжный, Л. А. Лосин, В. В. Солодилов // Экономика Северо Запада: проблемы и перспективы развития. — 2024. — № 2(77). — С. 144–155. Kalyuzhnyy N. A. Vyyavlenie potencial'nyh gorodskih centrov na osnove modelirovaniya passazhiropotokov (na primere Sankt-Peterburga) / N. A. Kalyuzhnyy, L. A. Losin, V. V. Solodilov // Ekonomika Severo Zapada: problemy i perspektivy razvitiya. — 2024. — № 2(77). — S. 144–155. Мягков В. Н. Математическое обеспечение градостроительного проектирования (под ред. Б. Л. Овсиевича) / В. Н. Мягков, Н. С. Пальчиков, В. П. Федоров. — Л.: Наука, Ленинградское отделение, 1989. — 145 с. Myagkov V. N. Matematicheskoe obespechenie gradostroitel'nogo proektirovaniya (pod red. B. L. Ovsievicha) / V. N. Myagkov, N. S. Pal'chikov, V. P. Fedorov. — L.: Nauka, Leningradskoe otdelenie, 1989. — 145 s. Лосин Л. А. Петербургский опыт построения информационно-программного комплекса для решения транспортно-градостроительных задач / Л. А. Лосин // Социально-экономические проблемы развития и функционирования транспортных систем городов и зон их влияния. — Минск: БНТУ, 2017. — С. 88–95. Losin L. A. Peterburgskiy opyt postroeniya informacionno-programmnogo kompleksa dlya resheniya transportno-gradostroitel'nyh zadach / L. A. Losin // Social'no-ekonomicheskie problemy razvitiya i funkcionirovaniya transportnyh sistem gorodov i zon ih vliyaniya. — Minsk: BNTU, 2017. — S. 88–95. Экономико-математические исследования: математические модели и информационные технологии. Сборник трудов Санкт-Петербургского экономико-математического института РАН. № 9. Математические модели в исследовании процессов развития городской среды. — СПб: Нестор-История, 2015. — 84 с. Ekonomiko-matematicheskie issledovaniya: matematicheskie modeli i informacionnye tehnologii. Sbornik trudov Sankt-Peterburgskogo ekonomiko-matematicheskogo instituta RAN. № 9. Matematicheskie modeli v issledovanii processov razvitiya gorodskoy sredy. — SPb: Nestor-Istoriya, 2015. — 84 s. Мягков В. Н. 55 лет лаборатории математического моделирования функционально-пространственного развития городов Ленинградского отделения ЦЭМИ — ЭМИ РАН — ИПРЭ РАН / В. Н. Мягков, Л. А. Лосин, Н. В. Булычева // Экономика Северо-Запада: проблемы и перспективы развития. — 2024. — № 1(76). — С. 116–125. Myagkov V. N. 55 let laboratorii matematicheskogo modelirovaniya funkcional'no-prostranstvennogo razvitiya gorodov Leningradskogo otdeleniya CEMI — EMI RAN — IPRE RAN / V. N. Myagkov, L. A. Losin, N. V. Bulycheva // Ekonomika Severo-Zapada: problemy i perspektivy razvitiya. — 2024. — № 1(76). — S. 116–125. Методические рекомендации по разработке и реализации мероприятий по организации дорожного движения. Использование программных продуктов математического моделирования транспортных потоков при оценке эффективности проектных решений в сфере организации дорожного движения (согласованы Минтрансом России 13.07.2017). Metodicheskie rekomendacii po razrabotke i realizacii meropriyatiy po organizacii dorozhnogo dvizheniya. Ispol'zovanie programmnyh produktov matematicheskogo modelirovaniya transportnyh potokov pri ocenke effektivnosti proektnyh resheniy v sfere organizacii dorozhnogo dvizheniya (soglasovany Mintransom Rossii 13.07.2017). Булычева Н. В. Методы восстановления матриц межрайонных корреспонденций / Н. В. Булычева, Л. А. Лосин // Региональная экономика и развитие территорий: сборник научных статей. — ФГБУН «Институт проблем региональной экономики», НИУ ВШЭ-СПб, 2018. — Т. 1(12). — С. 192–200. Bulycheva N. V. Metody vosstanovleniya matric mezhrayonnyh korrespondenciy / N. V. Bulycheva, L. A. Losin // Regional'naya ekonomika i razvitie territoriy: sbornik nauchnyh statey. — FGBUN «Institut problem regional'noy ekonomiki», NIU VShE-SPb, 2018. — T. 1(12). — S. 192–200. Свердлин Л. И. Транспортные обоснования композиции генерального плана города / Л. И. Свердлин // Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния: материалы XI международной научно-практической конференции. — Екатеринбург: АМБ, 2005. — С. 40–43. Sverdlin L. I. Transportnye obosnovaniya kompozicii general'nogo plana goroda / L. I. Sverdlin // Social'no-ekonomicheskie problemy razvitiya transportnyh sistem gorodov i zon ih vliyaniya: materialy XI mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii. — Ekaterinburg: AMB, 2005. — S. 40–43. Гутнов А. Э. Мир архитектуры. Лицо города / А. Э. Гутнов, В. Л. Глазычев. — М.: Молодая гвардия, 1990. — 350 с. Gutnov A. E. Mir arhitektury. Lico goroda / A. E. Gutnov, V. L. Glazychev. — M.: Molodaya gvardiya, 1990. — 350 s. Булычева Н. В. Возможности досетевого подхода в транспортном планировании (на примере г. Перми) / Н. В. Булычева, Л. А. Лосин // Проблемы преобразования и регулирования региональных социально-экономических систем: сборник научных трудов / Под научной редакцией д.э.н. С. В. Кузнецова. — ИПРЭ РАН. — СПб.: ГУАП, 2021. Вып. 49. — С. 4–11. Bulycheva N. V. Vozmozhnosti dosetevogo podhoda v transportnom planirovanii (na primere g. Permi) / N. V. Bulycheva, L. A. Losin // Problemy preobrazovaniya i regulirovaniya regional'nyh social'no-ekonomicheskih sistem: sbornik nauchnyh trudov / Pod nauchnoy redakciey d.e.n. S. V. Kuznecova. — IPRE RAN. — SPb.: GUAP, 2021. Vyp. 49. — S. 4–11. Лисененков А. И. Формирование расчетного графа на основе анализа транспортной системы городской агломерации / А. И. Лисененков, Л. А. Лосин // Проблемы преобразования и регулирования региональных социально-экономических систем: сборник научных трудов / Под научной редакцией д.э.н. С. В. Кузнецова. — ИПРЭ РАН. — СПб.: ГУАП, 2019. — Вып. 45. — С. 49–53. Lisenenkov A. I. Formirovanie raschetnogo grafa na osnove analiza transportnoy sistemy gorodskoy aglomeracii / A. I. Lisenenkov, L. A. Losin // Problemy preobrazovaniya i regulirovaniya regional'nyh social'no-ekonomicheskih sistem: sbornik nauchnyh trudov / Pod nauchnoy redakciey d.e.n. S. V. Kuznecova. — IPRE RAN. — SPb.: GUAP, 2019. — Vyp. 45. — S. 49–53. Капский Д. В. Транспорт в планировке городов: учебно-методическое пособие для студентов специальности 1-44 01 02 «Организация дорожного движения»: в 10 частях / Д. В. Капский, Л. А. Лосин. — Минск: БНТУ, 2019. — Ч. 1: Транспортное планирование: математическое моделирование. — 94 с. Kapskiy D. V. Transport v planirovke gorodov: uchebno-metodicheskoe posobie dlya studentov special'nosti 1-44 01 02 «Organizaciya dorozhnogo dvizheniya»: v 10 chastyah / D. V. Kapskiy, L. A. Losin. — Minsk: BNTU, 2019. — Ch. 1: Transportnoe planirovanie: matematicheskoe modelirovanie. — 94 s. Булычева Н. В. Исследование влияния параметров транспортной модели на результаты расчетов пассажиропотоков (на примере Санкт-Петербурга) / Н. В. Булычева, Д. В. Капский, Л. А. Лосин // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук. — 2023. — Т. 59. — № 3. — С. 253–264. Bulycheva N. V. Issledovanie vliyaniya parametrov transportnoy modeli na rezul'taty raschetov passazhiropotokov (na primere Sankt-Peterburga) / N. V. Bulycheva, D. V. Kapskiy, L. A. Losin // Izvestiya Nacional'noy akademii nauk Belarusi. Seriya fiziko-matematicheskih nauk. — 2023. — T. 59. — № 3. — S. 253–264. Селиверстов Я. А. Методы и модели построения матриц транспортных корреспонденций / Я. А. Селиверстов, С. А. Селиверстов // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Информатика. Телекоммуникации. Управление. — 2015. — № 2–3(217–222). — С. 49–70. Seliverstov Ya. A. Metody i modeli postroeniya matric transportnyh korrespondenciy / Ya. A. Seliverstov, S. A. Seliverstov // Nauchno-tehnicheskie vedomosti Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo politehnicheskogo universiteta. Informatika. Telekommunikacii. Upravlenie. — 2015. — № 2–3(217–222). — S. 49–70. Шестеров Е. А. Актуальность научного наследия М. С. Фишельсона для решения задач транспортного планирования / Е. А. Шестеров, Н. А. Калюжный, Л. А. Лосин // Вестник гражданских инженеров. — СПбГАСУ, 2020. — Вып. 2(79). — С. 45–50. Shesterov E. A. Aktual'nost' nauchnogo naslediya M. S. Fishel'sona dlya resheniya zadach transportnogo planirovaniya / E. A. Shesterov, N. A. Kalyuzhnyy, L. A. Losin // Vestnik grazhdanskih inzhenerov. — SPbGASU, 2020. — Vyp. 2(79). — S. 45–50. Питтель Б. Г. Одна простейшая вероятностная модель коллективного поведения / Б. Г. Питтель // Проблемы передачи информации — 1967. — Т. 3. — Вып. 3. — С. 37–52. Pittel' B. G. Odna prosteyshaya veroyatnostnaya model' kollektivnogo povedeniya / B. G. Pittel' // Problemy peredachi informacii — 1967. — T. 3. — Vyp. 3. — S. 37–52. Математические методы в управлении городскими транспортными системами (отв. ред. О. Г. Фаянс). — Л.: Наука, 1979. — 152 с. Matematicheskie metody v upravlenii gorodskimi transportnymi sistemami (otv. red. O. G. Fayans). — L.: Nauka, 1979. — 152 s. Лисененков А. И. Транспортные тарифы и их влияние на предпочтения участников движения при выборе пути / А. И. Лисененков // Экономика Северо-Запада: проблемы и перспективы развития. — 2022. — № 3(70). — С. 142–148. Lisenenkov A. I. Transportnye tarify i ih vliyanie na predpochteniya uchastnikov dvizheniya pri vybore puti / A. I. Lisenenkov // Ekonomika Severo-Zapada: problemy i perspektivy razvitiya. — 2022. — № 3(70). — S. 142–148. Булычева Н. В. Моделирование матриц межрайонных грузовых корреспонденций на основе данных комплексного обследования передвижений на городской улично-дорожной сети / Н. В. Булычева, Л. А. Лосин // Региональная экономика и развитие территорий / Под ред. Л. П. Совершаевой. — СПб.: ГУАП, 2020. — Вып. 1(14). — С. 240–247. Bulycheva N. V. Modelirovanie matric mezhrayonnyh gruzovyh korrespondenciy na osnove dannyh kompleksnogo obsledovaniya peredvizheniy na gorodskoy ulichno-dorozhnoy seti / N. V. Bulycheva, L. A. Losin // Regional'naya ekonomika i razvitie territoriy / Pod red. L. P. Sovershaevoy. — SPb.: GUAP, 2020. — Vyp. 1(14). — S. 240–247. Лосин Л. А. Исследования пространственных закономерностей городского расселения / Л. А. Лосин // Актуальные проблемы наук о Земле: исследования трансграничных регионов: сборник материалов VI Международной научно-практической конференции, Брест, 26–28 октября 2023 г.: в 2 ч. — Брест: БрГУ, 2023. — Ч. 1. — С. 17–21. Losin L. A. Issledovaniya prostranstvennyh zakonomernostey gorodskogo rasseleniya / L. A. Losin // Aktual'nye problemy nauk o Zemle: issledovaniya transgranichnyh regionov: sbornik materialov VI Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii, Brest, 26–28 oktyabrya 2023 g.: v 2 ch. — Brest: BrGU, 2023. — Ch. 1. — S. 17–21. Лосин Л. А. Административно-территориальные преобразования и формирование локальных центров расселения на территории Санкт-Петербургской городской агломерации / Л. А. Лосин, В. В. Солодилов, Г. П. Ляпунова // Экономика Северо-Запада: проблемы и перспективы развития. — 2020. — № 2–3(61–62). — С. 33–46. Losin L. A. Administrativno-territorial'nye preobrazovaniya i formirovanie lokal'nyh centrov rasseleniya na territorii Sankt-Peterburgskoy gorodskoy aglomeracii / L. A. Losin, V. V. Solodilov, G. P. Lyapunova // Ekonomika Severo-Zapada: problemy i perspektivy razvitiya. — 2020. — № 2–3(61–62). — S. 33–46.