Повышение эффективности использования улично-дорожных сетей на основе управления формированием транспортных потоков

• Автор: Белов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.22.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ И ОЦЕНКА СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОРГАНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА

УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

1Л. Развитие автомобильного транспорта и связанных с этим проблем

1.2. Развитие методов организации движения и борьбы с заторами

1.3. Анализ транспортного потока как объекта управления

1.4. Перспективные способы организации транспортных систем городов и постановка задач исследования

1.5. Гипотеза исследования

1.6. Выводы по главе

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ВЫБОРА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ УЛИЧНО-ДОРОЖНОЙ СЕТИ НА ПРОЦЕСС ФОРМИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ
2.1. Рассмотрение транспортной системы с позиций системного анализа.
2.2. Исследование различий распределения транспортных потоков по первому и второму принципам Уордропа
2.3. Подходы к оценке влияния распределения потоков по времени поездки на
эффективность функционирования УДС
2.4 Описание математической модели оценки эффекта от управления формированием транспортного потока
2.5. Подходы к повышению эффективности работы УДС
2.6. Выводы по главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАБОТЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЕМ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ
3.1. Разработка структурной схемы системы управления формированием транспортных потоков
3.1.1. Модель для использования в системе управления
3.1.2. Оценка целевой функции
3.1.3. Выработка управляющих воздействий
3.1.4. Оценка текущего состояния объекта управления
3.1.5. Блок-схема алгоритма работы системы управления формированием
транспортных потоков
3.2. Экспериментальная оценка работы системы управления формированием транспортных потоков на основе имитационного моделирования
3.2.1. Описание программного комплекса для проведения эксперимента
3.2.2. Разработка модуля подпрограммы для реализации логики управления
3.2.3. Оценка допустимой плотности потока
3.2.4. Реализация основного алгоритма работы системы управления
формированием транспортных потоков в А1МБ1Ж
3.3. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ВНЕДРЕНИЮ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЕМ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ
4.1. Технология работы системы
4.2. Обеспечение устойчивой работы системы
4.3. Состав технических средств
4.4. Интеграция предлагаемой системы в структуру ИТС
4.5. Автоматическое управление единицами подвижного состава
4.6. Оценка экономической эффективности
4.7. Предложения по дальнейшим исследованиям
4.8. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
«... мы создали сложную математическую теорию по поводу того, что делать с массой автомобилей, которая скопилась на ограниченном пространстве улично-дорожной сети городских центров, и выработали на ее основе некоторые полезные инженерные рецепты. Но для дальнейшего продвижения нам невозможно избежать вопроса: может быть, лучше всем этим автомобилям одновременно там не собираться?»
Дэнос Газис, журнал American Scientist, 1972 г.
Актуальность исследования. Современный уровень транспортной нагрузки на улично-дорожную сеть (УДС) крупных городов в настоящее время вызывает ряд проблем связанных с несоответствием количества транспорта выезжающего на УДС возможностям самой УДС. Основной проблемой является снижение скоростей движения по участкам УДС до значений, при которых функционирование наземного транспорта становится крайне неэффективным. Разница между временем движения в свободных условиях и в часы «пик» может составлять 6-8 раз и более. Помимо потерь времени такой режим движения вызывает значительное увеличение объема вредных выбросов. Кроме того, следует учитывать уровень стресса, испытываемый водителями в таких условиях движения. При этом уровень автомобилизации населения российских городов продолжает расти. Наблюдается тенденция разрастания часов пик и повышения интенсивности движения в межпиковый период. Такие условия перемещения по УДС начинают влиять на темпы общеэкономического развития города и качество жизни в нем. Потери от транспортных заторов для крупных городов по различным оценкам составляют около 3-4 % ВВП, например для Санкт-Петербурга это около 80 млрд. руб. в год, для Москвы около 450 млрд. руб. в год.
Западные страны столкнулись с подобными проблемами 30-40 лет назад. В начале основным направлением решения данных проблем было экстенсивное развитие УДС, строительство новых дорог и развязок. Затем стало развиваться

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ВЫБОРА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ УЛИЧНО-ДОРОЖНОЙ СЕТИ НА ПРОЦЕСС ФОРМИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ 2Л. Рассмотрение транспортной системы с позиций системного анализа
Поскольку система наземного транспорта в городах относится к классу сложных систем, ввиду наличия в составе системы людей, управляющих транспортными средствами и оказывающих влияние на процесс формирования транспортных потоков, закономерным выбором из возможных подходов к ее исследованию является системный анализ. Центральной проблемой системного анализа является проблема принятия решения. Применительно к задачам исследования, проектирования и управления сложными системами проблема принятия решения связана с выбором определенной альтернативы в условиях различного рода неопределенности. Неопределенность обусловлена многокритериальностью задач оптимизации, неопределенностью целей развития систем, неоднозначностью сценариев развития системы, недостаточностью априорной информации о системе, воздействием случайных факторов в ходе динамического развития системы и прочими условиями. Учитывая данные обстоятельства, системный анализ можно определить как дисциплину, занимающуюся проблемами принятия решений в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной физической природы [46].
Традиционный подход к управлению дорожным движением основан на представлении управляемой системы в виде совокупности следующих элементов:
- транспортной сети со своей топологией, как правило, представленной в виде графа, ребра которого имеют характеристики в виде пропускной способности, скорости и т.д.;