Студопедия — Методы моделирования транспортных систем
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Методы моделирования транспортных систем






В послед­ние десятилетия во многих крупных городах исчерпаны или близки к ис­черпанию возможности экстенсивного развития транспортных сетей. По­этому особую важность приобретает оптимальное планирование развития сетей, улучшение организации движения, оптимизация системы маршрутов общественного транспорта. Решение таких задач невозможно без математи­ческого моделирования транспортных сетей. Главная задача математиче­ских моделей – определение и прогноз таких параметров, как интенсивность движения, объемы перевозок, средние скорости движения, задержки и потери времени и т.д. Среди всего разнообразия ма­тематических моделей, применяемых для анализа транспортных сетей, можно выделить три основные группы моделей:

· прогнозные;

· имитационные;

· оптимизационные.

Прогнозные модели предназначены для моделирования транспортных потоков в сетях с известной геометрией и характеристиками и при извест­ном размещении потокообразующих объектов города. При помощи этих моделей можно прогнозировать последствия изменений в транспортной се­ти или в размещении объектов. Модели этого типа применяются для под­держки решений в области планирования развития города, для анализа по­следствий тех или иных мер по организации движения, выборе альтерна­тивных проектов развития транспортной сети и др.

Имитационное моделирова­ние ставит своей целью воспроизведение всех деталей движения, включая развитие процесса во времени. При этом усредненные значения потоков и распределение по путям считаются известными и служат исходными дан­ными для этих моделей. Ими­тационные модели позволяют оценить скорости движения, задержки на пе­рекрестках, длины и динамику образования очередей, заторов и другие характеристики движения. Основная область применения таких моделей – улучшение организации движения, оптимизация светофорных циклов и другие.

Существуют модели, предназначенных для оптимизации функцио­нирования транспортных сетей. В этом классе моделей решаются задачи оптимизации маршрутов пассажирских и грузовых перевозок, выработки оптимальной конфигурации сети и другие при заданной целевой функции, например, минимизации затрат.

Различают два уровня моделирования. Объектом первого уровня – макромоделирования – является транспортный поток, его поведение в результате внешних воздействий: реконструкции дорог, изменения условий движения и др.

Объектом второго уровня – микромоделирования – является транспортное средство, его поведение на отдельных участках дороги.

В моделировании дорожного движения исторически сложилось два основных подхода – детерминистический и вероятностный (стохастический).

В основе детерминированных моделей лежит функциональная зависимость между отдельными показателями, например, скоростью и дистанцией между автомобилями в потоке. В детерминированных моделях движение транспортного средства уподобляется какому-либо физическому процессу, например, движению жидкости (гидродинамические аналогии).

В стохастических моделях транспортный поток рассматривается как вероятностный процесс, как результат взаимодействия транспортных средств на элементах транспортной сети. При этом складываются отчетливые закономерности формирования очередей, интервалов, загрузок по полосам дороги и т. п., которые носят стохастический характер.

Бессмысленно создавать модель, которая точно представляет все детали системы, поскольку это приводит к усложнению про­цесса ее проектирования. Поэтому в моделировании всегда используется ряд аппроксимаций реальных свойств системы. Хо­рошая модель, если такая существует, должна быть одновре­менно и точной, и простой. Однако такие модели трудно создать в случае большой и сложной системы. Поэтому в исследова­нии характеристик системы в целом обычно используются гру­бые модели, в которых вводятся существенные аппроксимации, а ряд деталей опускается. В то же время в детальном иссле­довании изолированного элемента системы используется точная (детерминированная) модель, в которой связи данного элемента системы с другими более или менее опускаются и детально исследуется только этот элемент. При этом следует не упускать из виду отклонения модели от реальной системы в первом случае и недоучет связей элементов во втором.

Так как каждый автомобиль на дороге является дискретным и случайным элементом, при моделировании используют микро­скопические модели, исследующие индивидуальное поведение каждого из них с помощью «точных» методов, например, при анализе процесса «следования за лидером» или обсуждении безо­пасности движения автомобилей на изолированных участках до­рог. Однако такие модели трудно использовать для исследова­ния крупномасштабных сетей дорог, состоящих из большого чис­ла участков. Поэтому используют макроскопические модели, представляющие средние характеристики большого числа авто­мобилей приближенными методами.

Модели могут быть разделены на два класса: математические и нематематические (аналоговые). Математические модели представляются в форме уравнений, характеристики объек­та могут быть систематически изучены при широком изменении параметров и при относительно небольших расходах на иссле­дования. Нематематические методы включают как аналоговые модели, так ицифровые имитационные модели на компьютере (метод клеточных автоматов), в которых система моделируется с помо­щью программного обеспечения. Нематематические мо­дели могут давать более точное представле­ние объекта с меньшими аппроксимациями, чем математические модели, но требуют больших затрат на их создание. Поэтому для получения характеристик всей системы в целом желательно использовать в качестве первого приближения математическую модель, а затем для детального уточнения характеристик элементов системы использовать нема­тематические методы.

В последнее время в исследованиях транспортных потоков стали применять междисциплинарные математические идеи, методы и алгоритмы нелинейной динамики. Их целесообразность обоснована наличием в транспортном потоке устойчивых и неустойчивых режимов движения, потерь устойчивости при изменении условий движения, нелинейных обратных связей, необходимости в большом числе переменных для адекватного описания системы.







Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 3019. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Прием и регистрация больных Пути госпитализации больных в стационар могут быть различны. В цен­тральное приемное отделение больные могут быть доставлены: 1) машиной скорой медицинской помощи в случае возникновения остро­го или обострения хронического заболевания...

ПУНКЦИЯ И КАТЕТЕРИЗАЦИЯ ПОДКЛЮЧИЧНОЙ ВЕНЫ   Пункцию и катетеризацию подключичной вены обычно производит хирург или анестезиолог, иногда — специально обученный терапевт...

Ситуация 26. ПРОВЕРЕНО МИНЗДРАВОМ   Станислав Свердлов закончил российско-американский факультет менеджмента Томского государственного университета...

Огоньки» в основной период В основной период смены могут проводиться три вида «огоньков»: «огонек-анализ», тематический «огонек» и «конфликтный» огонек...

Упражнение Джеффа. Это список вопросов или утверждений, отвечая на которые участник может раскрыть свой внутренний мир перед другими участниками и узнать о других участниках больше...

Влияние первой русской революции 1905-1907 гг. на Казахстан. Революция в России (1905-1907 гг.), дала первый толчок политическому пробуждению трудящихся Казахстана, развитию национально-освободительного рабочего движения против гнета. В Казахстане, находившемся далеко от политических центров Российской империи...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия