Алгоритмы и программные средства системного анализа критических ситуаций для управления дорожным движением

• Автор: Лапковский, Роман Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 125 с. : ил.

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ДОРОЖНОЕО ДВИЖЕНИЯ
ЕЕ Обзор и анализ известных подходов к описанию сложных систем
1.2. Обзор и анализ известных подходов к исследованию
дорожного движения
1.3. Анализ проблемы обеспечения безопасности дорожного движения
1.4. Постановка задачи исследования
2. МНОГОУРОВНЕВАЯ ДЕКОМПОЗИЦИЯ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННОГО ПОДХОДА
2.1. Исследование особенностей применения причинно-следственных комплексов при анализе сложных систем
2.2. Понятие причинно-следственной сети
2.3. Пространственно-территориальная декомпозиция
2.4. Объектная декомпозиция
2.5. Временная декомпозиция
2.6. Результаты по разделу
3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ
НА ПЕРЕКРЕСТКАХ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ В ФОРМЕ ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННОЙ СЕТИ
3.1. Разработка структуры и состава причинно-следственной сети
3.2. Построение моделирующих звеньев причинно-следственной сети
3.3. Построение служебных звеньев причинно-следственной сети
3.4. Результаты по разделу
4. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО БЕЗОПАСНОСТИ
4.1. Разработка методики оценки возможных причин критических ситуаций в дорожном движении
4.2. Разработка методики выбора действий по повышению безопасности дорожного движения
4.3. Построение программно-информационного комплекса реализации предложенных методик, моделей и алгоритмов
4.4. Анализ результатов моделирования дорожного движения
на перекрестке дорожно-транспортной системы
4.5. Результаты по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность работы. Транспортные системы в настоящее время играют важнейшую роль в экономике как отдельных предприятий, так и государств в целом, осуществляя значительную долю перевозок грузов и пассажиров. Они представляют собой сложные человеко-машинные системы, включающие транспортные инфраструктуры, транспортные средства, водителей, пешеходов и другие составляющие дорожного движения, а также множество влияющих на него факторов, таких как погодные, климатические, правовые, психологические и др. К основным особенностям таких систем следует отнести разветвленность структуры, разнородность состава и ключевую роль человека на всех этапах их функционирования. В разработку такого класса систем большой вклад внесли A.A. Большаков, В.Н. Бурков, Н.П. Бусленко, С.Н. Васильев, В.А. Виттих, Ю.И. Клыков, В.В. Клюев, В.В. Кульба, А.Г. Мамиконов, Д.А. Новиков, Д.А. Поспелов, Г.С. Поспелов, И.В. Прангишвили, А.Ф. Резчиков, С.В. Смирнов, В.А. Твердохлебов, А.Д. Цвиркун и другие ученые.
Одной из основных проблем транспорта на сегодняшний день является низкий уровень безопасности. По данным Госавтоинспекции, за 2012 год на дорогах РФ произошло 203597 дорожно-транспортных происшествий, в результате которых погибли 27991 человек, а 258618 получили ранения1. Поддержание высокого уровня безопасности дорожного движения требует постоянного контроля и модернизации транспортной системы.
Среди отечественных и зарубежных работ, посвященных системному анализу и математическому моделированию дорожного движения, следует отметить работы М.Б. Афанасьева, Д. Газиса, A.B. Гасникова, Б.С. Кернера, В.В. Козлова, Г.И. Клинковштейна, А.Б. Куржанского, Е.В. Мерлова, К. Ней-гела, В.В. Семенова, Ф. Хейта, В.И. Швецова и других ученых. Рассмотренные в
1 Официальный сайт Госавтоинспекции МВД России: Сведения о показателях состояния безопасности дорожного движения. -

них модели описывают сложные штатные ситуации, но не позволяют в большинстве случаев исследовать отдельные дорожно-транспортные происшествия и приводящие к ним критические ситуации. Это связано с тем, что существующие модели не позволяют достаточно подробно описать сложные причинно-следственные зависимости и индивидуальные особенности участников движения. Они применяются, как правило, для различных задач управления трафиком, где требуется оперировать потоками транспортных средств. Известные «микроскопические» модели являются более подробными, так как рассматривают отдельные транспортные средства. Но и они не позволяют конструктивно учесть взаимосвязи между разнородными компонентами дорожного движения (водители, транспортные средства, светофоры и др.). При этом в достаточной степени не учитываются состояние человека (реакция, зрение и др.), погодный (видимость, осадки и др.) и дорожный (сцепление с дорогой, ее повреждения и др.) факторы.
В связи с этим известные программные средства ориентированы на исследование штатных режимов дорожного движения. В них отсутствует комплексный анализ ситуации в целом, что является необходимым для исследования критических ситуаций, которые играют важную роль при решении задач поиска причин дорожно-транспортных происшествий, управления дорожным движением, модернизации и проектирования дорожно-транспортных сетей.
Это делает актуальной разработку новых моделей и методов описания дорожного движения, позволяющих осуществлять комплексный анализ различных дорожных ситуаций, особенно критических, необходимый для поиска причин их возникновения и решения других задач управления дорожным движением для повышения его безопасности.
Цель работы - разработка алгоритмов и программных средств системного анализа критических ситуаций для управления дорожным движением с целью повышения его безопасности.

мается, прежде всего, изменение положения автомобиля на дороге. Связь 4 описывает влияние светофора на дорожные условия, например при изменении сигнала светофора изменяются дорожные условия, позволяя одним водителям продолжить движения, а другим нет.
Таким образом, объект «Дорожные условия» является центральным элементом декомпозиции, замыкая на себе другие объекты и предоставляя участникам движения исчерпывающую информацию о дорожной обстановке. Дальнейшее дополнение модели предлагается осуществлять добавлением новых объектов и связыванием их с объектом дорожных условий.
Рис. 9. Схема взаимодействия функциональных компонентов дорожного движения на перекрестке ДТС
В результате получается ПСС с четверкой моделирующих звеньев и набором служебных звеньев, координирующих процесс моделирования (рис. 10).