Повышение эффективности регулирования городских транспортных потоков на основе моделирования

• Автор: Султанахмедов, Магомедганапи Ахмедович
• Шифр специальности: 05.13.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава I. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ И ПАССАЖИРСКИХ ПОТОКОВ
1.1. Необходимость изучения дорожного движения
1.2. Проблемы дорожного движения в мире и России 1 о
1.3. Математическое моделирование транспортных потоков
1.4. Постановка задачи исследования
Выводы по главе
Глава 2. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПАССАЖИРОПОТОКОВ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ
2.1. Основные особенности функционирования пассажирского транспорта
2.2. Вероятностно-статистическое моделирование маршрутизированных пассажиров
2.3. Формирование исходных данных для разработанных моделей
2.4. Оценка параметров пассажиропотока на основе балансовых уравнений
Выводы по главе
Глава 3. МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫМИ ПЕРЕВОЗКАМИ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ
3.1. Оперативное планирование и управление перевозками транспортом
3.2. Модель оперативного планирования и управления перевозками
с учётом вероятностного характера процессам
3.3. Критерий оптимизации плана перевозок, учитывающий вероятностный характер перевозочного процесса
3.4 Процедура формирования оптимального плана перевозок
на основе метода муравьиных колоний
Выводы по главе
Глава 4. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЭВМ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТРАНСПОРТНОЭКСПЛУАТАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ДВУХПОЛОСНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
4.1. Особенности имитационного моделирования транспортных
потоков
4.2. Алгоритм и реализация имитационной модели движения транспортных потоков на двухполосной автомобильной дороге
4.3. Описание блок-схемы и функционирования имитационной модели движения транспортных потоков на двухполосной автомобильной
дороге
4.4. Оценка адекватности работы имитационной модели движения транспортного потока на двухполосных автомобильных дорогах
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Реализации программ вычислений
Приложение 2. Пример графа матрицы корреспонденций маршрута
Приложение 3. Акты внедрения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Огромная роль автотранспортных перевозок в современной экономике очевидна. Автомобильный транспорт обеспечивает деятельность большинства отраслей экономики и участвует в удовлетворении потребностей практически всех слоев населения. В особенности, очень велика роль транспорта в функционировании средних и крупных городов. Транспортная система является одной из основных составных частей инфраструктуры города, которая обеспечивает жизненно важные потребности населения. Функционирование всех отраслей городского хозяйства невозможно без рациональной и налаженной работы системы наземного городского пассажирского и грузового транспорта.
Рост концентрации и увеличение доли городского населения - это объективная тенденция развития общества. На рис. 0.1 приведен график, характеризующий динамику роста числа автомобилей.
Рис.0.1. Динамика роста числа автомобилей в РФ.
Единица измерения по вертикальной оси - млн. штук.
Как видно из графика, за 20 лет число автомобилей в России выросло более чем в 5 раз. Быстрые темпы роста городского населения и увеличение его подвижности порождают целый ряд проблем, связанных с развитием транспорта в городах. Концентрация автотранспорта в больших городах за последнее десятилетие стала причиной интенсивного роста загрузки подходов магистральных перекрестков и как следствие, увеличения количества остановок и торможений в потоке, уровня транспортных задержек, роста загазованности окружающей среды. В последнее десятилетие резко обострилось сосуществование на единой улично-дорожной сети наземного городского пассажирского и грузового транспорта и индивидуального транспорта при очевидной стагнации первого и бурном росте второго. Практически не изменяемая протяженность улично-дорожной сети приводит к росту плотно-

Рейнхард Кюне (Reinhard D. Kühne) [100], проанализировал возможное уравнение момента для транспортного потока вида:

<3, v + vdxv = —-dtp + -(v(p)-v)+vd2xv, (1-57)

дополненное для полноты системы уравнением непрерывности:
dtp+8x{pv)=Ddlxp. (1.58)
Для этого уравнения однородное решение (v,p) = (v0po) нестабильно для близких к максимальным плотностям потока транспорта при соответствующем выборе параметров. Используя методы нелинейной динамики Р. Кюне и др. [100 -103] определили множество фиксированных точек устойчивости и неустойчивости и предельные циклы, которые означают, что транспортный поток при близкой к максимальной плотности функционирует на странном аттракторе.
В работе [108] утверждается, что можно построить простые сети с источниками, устойчивыми по отношению к выходным потокам. Такая устойчивость может сохраняться в двух случаях:
• при насыщенной на всем протяжении дороги конфигурации, когда некоторые очереди распространяются против источников, и тем самым, блокируют исходящие от них потоки;
• при ненасыщенной конфигурации очередей, что позволяет всем источникам беспрепятственно объединять свои потоки.
Кроме того, в таких типах сетей временное возмущение может постоянно менять состояние насыщения сети. Возникающие изменения могут "по цепной реакции" вызвать дальнейшие изменения. Поведение транспортного потока в переполненных сетях со связанными заторными участками является по природе хаотичным. Этот факт и невозможность на сегодняшний день точно предсказать некоторые основные начальные данные (например, маршрут, выбранный водителем) вынуждает переосмыслить роль прогнозирующих моделей [30, 31].
Современные представления, лежащие в основе макромоделей транспортного потока, начали формироваться с 80-х годов XX века. Первоначально считалось, что ансамбли машин на магистралях проявляют воспроизводимые свойства, зависящие