Delist.ru

Структурно-параметрический синтез систем управления дорожно-транспортной инфраструктурой (05.09.2007)

Автор: Михеева Татьяна Ивановна

Модели транспортных потоков

Следующим этапом синтеза модели транспортной инфраструктуры является «добавление» к модели УДС с дислоцированными на ней ТСОДД модели транспортных потоков.

орграфа G, характеризуется общей средней скоростью, плотностью потока и интенсивностью движения в определенный момент времени в некоторой точке УДС.

специфицируются параметрами (реализуют отношения «has_a» и «is_located»):

– множество векторов размером N;

– коэффициенты приведения;

дата и время результата измерения.

назовем множество результатов измерения интенсивности в заданный момент времени (утренний или вечерний часы «пик»), в заданных пространственных зонах УДС (участок, магистраль, регион).

Для макроскопических моделей движения ТП в ИТС реализованы зависимости между основными параметрами ТП (скорость, интенсивность, плотность) следующих типов: линейная, логарифмическая, экспоненциальная, степенная, регрессионная, разрывная. Усложнение макромодели ТП за счет введения дополнительных параметров позволяет исследовать его поведение в критических точках – насыщения и затора.

Отдельный пласт макромоделей ТП составляют территориальные модели, позволяющие прогнозировать объем движения в различных районах города. Модель основана на анализе числа входящих в данную зону ТС, средней скорости ТП, плотности УДС и транспортной интенсивности района (общего пробега автомобилей в районе в единицу времени).

– ее точное (известное) значение, F – множество всех возможных нелинейных функций.

– значение j-го источника – коэффициент, выражающий долю ТП, покинувшую перекресток во время разрешающей фазы.

, маршрутом, скоростью и в ряде задач может рассматриваться как материальная точка. Основными направлениями совершенствования классических моделей кинетической теории ТП являются подбор оптимального уравнения скорости, введение параметров, учитывающих колебания характеристик ТП в неустойчивых состояниях, модификация моделей для описания движения на городских магистралях с остановками. Двухкомпонентная модель ТП построена на соотношении двух частей ТП – одна часть находится в движении, другая состоит из ТС, стоящих в очереди на перекрестках, в заторах, в «узких» местах.

Управление транспортными потоками

В ИТС качество управляющих воздействий на ТП можно характеризовать различными показателями: длительностью задержки, количеством остановок ТС, длиной очередей у перекрестка, безопасностью движения, расходом топлива, массой выброса вредных веществ и др.

В третьей главе рассматривается задача зонального управления ТП, движущегося по УДС с дислоцированными на ней ТСОДД. В качестве зонального управления рассматриваются локальное управление на перекрестке и перегоне, координированное управление на магистрали. На моделях, построенных во 2 главе, рассматривается управление ТП в условиях затора, возникшего вследствие различных причин: высокой плотности потока, возникновения нештатной ситуации, дорожно-транспортного происшествия.

и оказывает отрицательное воздействие на соседние перекрестки (состояние затора).

(отсутствии сдвига фаз) происходит разрыв ТП на регулируемом перекрестке.

. MZoneTrafficFlowControl поддерживает алгоритмы, обеспечивающие функционал, по меньшей мере, трех режимов: априорной оптимизации, использующей информацию, накопленную на основе усреднения данных, адаптивной оптимизации и on-line оптимизации, использующий данные от детекторов транспорта, в качестве которых могут выступать как стационарно установленные на УДС детекторы, так и GPS-навигаторы. Алгоритмы используют условие минимизации числа остановленных ТС либо суммарного времени транспортных задержек.

, определим как предзаторовую.

При стабильном состоянии ТП происходит плавное изменение интенсивности, плотности и скорости. В зоне пропускной способности перекрестка происходит резкий скачок, представляющий собой ударную волну. Анализ поведения очереди ТС в «узком» месте и распространение ударных волн в ТП фиксирует разрывы в значениях характеристик ТП. Величина резкого падения скорости в зоне пропускной способности зависит от скорости свободного движения на данном участке УДС. Этот факт подтверждается многочисленными экспериментальными наблюдениями.

В четвертой главе рассматриваются задачи построения оптимальных маршрутов на основе интегрированной модели, описанной во 2 главе, обеспечивающей качество перевозочного процесса с меньшими сроками, транспортными затратами и высокой безопасностью движения.

на каждом конкретном шаге процесса управления для узла, из которого исходят несколько дуг, возникновение коллизии на одной из них определяет выбор стратегии (алгоритма) управления. Активизация некоторого события зависит от состояния транспортной инфраструктуры, определяемого ее текущими характеристиками.

, помечающий данный переход, принимает «разрешающее» значение (3). При этом на дугах, исходящих из одной вершины, возможна ситуация появления значения истинности одновременно нескольких предикатов.

000, 010, 100, 110 – проезд запрещен;

001, 011, 101, 111 – проезд разрешен:

001 – без изменения характеристик ТП;

011 – только при изменении скорости;

101 – только при изменении плотности;

Учитывая большой объем исходного графа УДС, разработаны методы уменьшения его размерности без потери качества исходной информации для задач, не требующих глубокого уровня детализации (рис. 4) для решения задач управления в реальном режиме времени.

Линейное стягивание графа происходит за счет объединения нескольких последовательных дуг в одну удалением вершин степени 2 и заменой цепи дуг, инцидентных этим вершинам, одной дугой и пересчета весов соответствующим алгоритмом для аддитивных, усредненных и зависящих от длины дуги характеристик.

Зональное стягивание графа происходит за счет объединения нескольких вершин и дуг графа, образующих подграф графа УДС. Выделение зоны производится методом последовательной дискретизации картографической основы УДС. Зональное стягивание применяется при решении задач, для которых потеря информации о весовых характеристиках дуг внутри зоны не является критичной, однако информация о характеристиках входящих и исходящих из зоны дуг является необходимой.

, где lj – длина j-го участка; n – количество участков в маршруте.

Для решения задачи нахождения оптимальных маршрутов разработаны методы построения и визуализации маршрутов на карте в среде ГИС: Дейкстры, ветвей и границ, эвристические методы. Анализ работы алгоритмов построения маршрутов, адаптируемых к состоянию транспортной инфраструктуры, позволил выявить области предпочтения использования для решения задач управления транспортными потоками алгоритмов с различными исходными данными и критериями поиска.

В пятой главе рассматривается методология синтеза ИТС на основе развиваемого в диссертации подхода к системному анализу и компьютерному моделированию сложных систем. При разработке использованы оригинальные приемы ООП на основе паттернов.

Методология формализации и анализа проблем ИТС базируется на комплексной стратегии значительного повышения уровня абстракции используемых моделей, охватывающих реализуемые комбинации особенностей объектов ПрО. В этом смысле архитектура ИТС должна включать структурно-функциональные компоненты, которые по отдельности или в определенных сочетаниях призваны отобразить интеллектуальные единицы общей схемы проектирования и технологические составляющие, с помощью которых рассматриваемые интеллектуальные единицы порождаются и увязываются между собой. Каждый компонент ИТС имеет семантически индифферентный, по отношению к задачам исследования предметной области, паттерн.

Декларативная составляющая концептуальной модели ИТС служит своеобразным регламентом для конструирования общего шаблона базы данных (БД) для размещения объектно-ориентированных моделей ИТС, и всякая поименованная репликация такого паттерна порождает пустую модель. По паттерну БД строятся все объектно-ориентированные БД для различных объектных моделей ПрО, которую описывает схема модели, определившая данный паттерн БД.

Проведена классификация и реализованы паттерны ИТС, различающиеся уровнем абстракции и степенью детализации:

архитектурные – множество предварительно определенных подсистем со спецификацией их ответственности, правил и базовых принципов установления отношений между ними;

проектирования – специальные схемы для уточнения структуры подсистем и взаимодействия элементов ИТС;

загрузка...