Автоматизированное управление транспортными потоками

ПАСПОРТ
инновационного проекта
Дата заполнения: 01.02.2015 г.
1 Название проекта
Автоматизированное управление транспортными потоками средствами
мезоскопического моделирования
2 Краткое описание
(аннотация) проекта
В настоящее время проблема транспортных заторов на
улично-дорожной сети стоит очень остро. Кардинальное решение
вопроса предполагает комплекс мероприятий архитектурнопланировочного характера и требует значительных инвестиций.
Однако одним из основных факторов, влияющих на возникновение
транспортных заторов, является низкий уровень качества управления
дорожным движением. Проблемы оптимального управления
транспортными потоками во всем мире решаются с помощью
Интеллектуальных транспортных систем (Intelligent Transportation
Systems) и Систем поддержки принятия решений (DSS - decision
support system).
Ядром как систем ИТС, так и DSS является
математическая модель обработки данных мониторинга, от которых в
большей степени зависит реалистичность выходных данных,
количество необходимых исходных данных, оперативность принятия
решений и, как следствие, инвестиционная привлекательность
проекта.
Разработанная
мезоскопическая
модель
распределения
транспортных потоков по сети позволяет адекватно описывать
потоки достаточно высокой интенсивности (до 1000 авт/ч по одной
полосе движения). Распределение транспортных потоков по сети
проводится с учетом
принципа транспортного (потокового)
равновесия ("equilibrium conditions"), что позволяет адекватно
отобразить реальное поведение участников движения при выборе
маршрута. Целевая функция при этом учитывает затраты времени на
перекрестках, как регулируемых, так и нерегулируемых. Это выгодно
отличает разработанную модель от ряда существующих, где этими
затратами пренебрегают в силу трудоемкости их расчетов. Причем
перекрестки в модели описываются детально, что дает возможность
прогнозировать возможность образования заторов.
Разработаны алгоритмы, позволяющие решать как задачи,
требующие оперативного принятия решений (определение
оптимальных параметров светофорного регулирования по текущим
данным мониторинга; определение времени движения по
выбранному маршруту при текущем распределении интенсивностей;
определение оптимального маршрута между двумя точками
населенного
пункта;
расчет
динамической
матрицы
корреспонденций; определение схемы распределения транспортных
потоков при временном закрытии отдельного участка УДС), так и
прогнозные задачи (определение распределения транспортных
потоков по УДС при введении в эксплуатацию новых емких центров
притяжения
корреспонденций;
определение
параметров
эффективности организации движения на отдельном перекрестке;
определение целесообразности проведения отдельных реорганизаций
в схеме улично-дорожного движения).
1
3
4
5
6
7
В результате работы над проектом предполагается создать
программный комплекс, позволяющий решать следующие задачи:
1) задачи, требующие оперативного принятия решений:
- определение оптимальных параметров светофорного регулирования
по текущим данным мониторинга;
- определение времени движения по выбранному маршруту при
текущем распределении интенсивностей;
- определение оптимального маршрута между двумя точками
населенного пункта;
Продукт(ы) проекта
- расчет динамической матрицы корреспонденций;
(объект
- определение схемы распределения транспортных потоков при
коммерциализации):
временном закрытии отдельного участка УДС;
2) прогнозные задачи:
- определение распределения транспортных потоков по УДС при
введении в эксплуатацию новых емких центров притяжения
корреспонденций;
- определение параметров эффективности организации движения на
отдельном перекрестке;
определение
целесообразности
проведения
отдельных
реорганизаций в схеме улично-дорожного движения.
Разработана теоретическая математическая модель распределения
транспортных потоков по сети. Проведена экспериментальная
проверка адекватности результатов решения практических задач с
помощью разработанной модели на примере УДС г.Краснодара.
Разработаны алгоритмы автоматизированного решения задач,
Уровень зрелости
требующих оперативного принятия решений, и прогнозных задач.
проекта:
Разработаны компьютерные программы для ключевых расчетов с
помощью авторской мезоскопической модели (определение функции
транспортных затрат; определение исходных
параметров для
функции транспортных затрат по результатам мониторинга
транспортных потоков и т.п.).
Теоретические исследования проводились в рамках работы над
следующими грантами:
Финансировались ли офи РФФИ (2008-2009 г.г.) № 08-08012169 «Разработка принципов
моделирования и программной реализации сетевых структур на
работы заявителя по
примере сети автодорог» (руководитель Наумова Н.А.);
данному
р-юг-а РФФИ (2013-2014г.г.) № 13-08096502
«Разработка и
направлению ранее:
программная реализация моделирования схемы организации
движения автотранспортных средств с учетом равновесного
распределения потоков по сети» (руководитель Наумова Н.А.).
Какие предприятия
могут быть
заинтересованы в
результатах проекта:
ГИБДД г. Краснодара
Администрация г.Краснодар
Патентная защита
основных технических
решений проекта
(можно отметить
несколько):
Свидетельства на программы ЭВМ:
1) «Модель движения автотранспортных средств на регулируемом
пересечении двухполосных дорог в одном уровне», Наумова Н.А.,
Данович Л.М., Савин В.Н., Карачанская Т.А., Красина И.Б.,
Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ
№ 2008615634 от 26.11 2008;
2) «Модель движения автотранспортных средств на регулируемом
пересечении многополосных дорог в одном уровне», Наумова Н.А.,
Савин В.Н., Данович Л.М., Гавриленко А.С., Красин П. С..,
2
Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №
2009610994 от 13 февраля 2009 г;
3) «Модель движения автотранспортных средств на нерегулируемом
пересечении многополосных дорог в одном уровне», Наумова Н.А.,
Савин В.Н., Данович Л.М., Булатникова И.Н., Круглова И.А ,
Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №
2008615635 от 26 ноября 2008;
4) «Оптимизация организации движения автотранспортных средств
на перекрестке», Наумова Н.А., Савин В.Н., Данович Л.М.,
Булатникова И.Н., Круглова И.А , Свидетельство о государственной
регистрации программ для ЭВМ № 2009611968 от 17 апреля 2009 г;
5) «Модель движения автотранспортных средств по уличнодорожной сети населенного пункта», Наумова Н.А., Данович Л.М.,
Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ
№ 2009 96 14 027 от 30 июля 2009;
6) «Оптимизация распределения транспортных потоков по уличнодорожной сети населенного пункта», Наумова Н.А., Данович Л.М.,
Савин В.Н, Горшкова С.Н., Свидетельство о государственной
регистрации программ для ЭВМ № 2010612332 от 30.03.2010 г.;
7) «Оптимальный маршрут движения автотранспортных средств в
населенном пункте», Наумова Н.А., Данович Л.М., Савин В.Н.,
Красин П.С., Свидетельство о государственной регистрации
программ для ЭВМ № 2010612331 от 30.03.10 г.;
8) «Определение функции транспортных задержек в узловой точке
типа «нерегулируемое пересечение
потоков», Наумова Н.А.,
Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №
2014614085 от 16 апреля 2014 г.
9) Определение функции транспортных задержек в узловой точке
типа «регулируемое пересечение
потоков», Наумова Н.А.,
Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №
2014611341 от 30 января 2014 г..
10) «Расчет параметров обобщенного закона
Эрланга по
экспериментальным данным», Наумова Н.А., Данович Л.М., Данович
Ю.И., Свидетельство о государственной регистрации программ для
ЭВМ № 2014611342 от 30 января 2014 г..
8
Проводилась ли ранее
экспертиза проекта:
нет
9
Предполагаемое место
реализации проекта:
ФГБОУ ВПО
университет»
10
Срок реализации
проекта:
На разработку и отработку всех возможных сценариев при решении
практических задач для реальной УДС потребуется 2 года
Полная стоимость
(бюджет) проекта,
(руб.):
Наличие соинвестора:
Основные соинвесторы
проекта и объем (руб.)
их участия, доля
учредительного
капитала,%:
1 000 000 руб.
11
12
13
14
Прогнозируемые риски
проекта:
«Кубанский
государственный
технологический
нет
Применение программного комплекса, который предполагается
получить в результате работы над проектом, к реальной уличнодорожной сети предполагает разработку и постоянное обновление
3
15
Предполагаемая
рентабельность
проекта, краткое
обоснование
базы данных для получения актуальной информации о текущем
состоянии распределения интенсивностей транспортных потоков по
УДС.
В отличие от моделей, положенных в основу существующих
АСУДД, разработанная модель управления транспортными
потоками базируется не на имитационных, а на аналитических
методах расчета оптимальных показателей. Это позволяет выдавать
результаты практически мгновенно, то есть повышается
оперативность принятия управленческих решений. При этом
точность расчетов остается достаточно высокой. Структура модели
позволяет проводить расчеты при различных реорганизациях сети и
ее узлов без сбора дополнительных параметров, основываясь на
предполагаемой матрице корреспонденций или данных об
изменении распределения интенсивности по полосам. Это ведет к
снижению материальных затрат при принятии решений.
1) разработана принципиально новая математическая модель
функционирования транспортной сети, базирующаяся на идее
мезоскопической детализации исходных данных и аналитических
методах определения параметров оптимального управления
транспортными потоками;
2) разработана функция транспортных затрат для маршрутов сети в
виде явной аналитической зависимости от параметров распределения
транспортных потоков по полосам движения, выгодно отличающаяся
тем, что учитывает все изменения в организации движения в местах
пересечения транспортных потоков;
3) разработан метод определения параметров теоретического
распределения временных интервалов (обобщенного закона Эрланга)
между транспортными средствами по данным мониторинга;
4) разработаны и теоретически обоснованы новые методы и критерии
решения задач
локальной оптимизации
распределения
транспортных потоков;
5) разработаны и теоретически обоснованы новые методы и
критерии решения задач оптимального управления транспортными
потоками в рамках всей улично-дорожной сети.
16
Уровень
инновационности
проекта):
17
Статус экспортного
контроля
18
Согласны на открытое
размещение проекта в
сети Интернет и поиска
партнера через сеть
Gate2RuBIN и
Да
Европейскую сеть
поддержки
предпринимательства
(Enterprise Europe
Network - EEN)
4
19
20
Тематика проекта
(выбрать)
Сведения об
инициаторе
(разработчике)
проекта:
1. «Техника.Строительство. Автотранспорт»
Наумова Наталья Александровна, кандидат технических наук, доцент
кафедры «Прикладная математика» ФГБОУ ВПО «Кубанский
государственный технологический университет» (КубГТУ).
5