Материал: Методы и алгоритмы управления и организации дорожного движения в населенных пунктах. Врублевская С.С., Подольский В.П

На правах рукописи

ВРУБЛЕВСКАЯ Светлана Семеновна

МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИИ

ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ В НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТАХ

Специальность 05.13.10 – управление в социальных и

экономических системах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж – 2012

3

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Подольский Владислав Петрович

Официальные оппоненты:

Самодурова Татьяна Васильевна, доктор технических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет» / кафедра проектирования автомобильных дорог и мостов, профессор

Азарнова Татьяна Васильевна, доктор технических наук, доцент, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет» / кафедра математических методов исследования операций, профессор

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»

Защита диссертации состоится 25 мая 2012 г. в 1530 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.033.03 при Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу:

394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84, ауд. 3220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан « 24» мая 2012г.

4

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Бесперебойное функционирование дорожнотранспортного комплекса является базовым условием устойчивого развития экономики страны и социального благополучия населения. Автомобилизация, играя положительную роль в развитии экономики и общества, без соответствующего инфраструктурного подкрепления порождает ряд серьезных проблем в области дорожного движения, имеющих далеко идущие последствия для социальной и экономической сферы. К наиболее серьезной из таких проблем относится ограниченная пропускная способность сети автодорог, сложившихся еще в советское время и по старым стандартам. В связи с постоянным ростом населения городов данная проблема рано или поздно станет актуальной в большинстве населенных пунктов.

Взаимосвязь автодорог и города очевидна. Основными особенностями данных объектов является их большой срок службы и высокая стоимость, что органически приводит к положению о том, что данная проблема для настоящего времени может решаться при сохранении данных объектов в настоящем виде. Экономические расчеты показывают, что воздействие на дороги более предпочтительно, чем на строения, хотя тоже не безболезненно с экономической точки зрения. Опыт многих крупных мегаполисов мира показывает, что строительство новых и реконструкция существующих магистралей и дорог при постоянном росте количества транспортных средств не позволяют полностью сократить разницу между пропускной способностью уличнодорожной сети (УДС) и уровнем спроса на автомобильные перевозки.

Реальное решение транспортной проблемы заключается в достижении баланса между все возрастающим спросом на транспортные услуги с одной стороны и реальной перевозочной способностью транспортного комплекса с другой. Поэтому в техническую и организационную структуру регулирования дорожного движения надо закладывать не только управление транспортными потоками с целью увеличения пропускной способности отдельных видов транспорта или объектов транспортной инфраструктуры (например: отдельные маршруты автобусных перевозок или бессветофорное движение), а обеспечение пассажирских и грузовых перевозок в целом по транспортной сети города по требуемым маршрутам. В соответствии с Федеральной целевой программой «Развитие транспортной системы России (2010 - 2015 годы)» принимается значительный комплекс мер по решению транспортной проблемы: оснащение дорог объектами автоматизации, ремонт существующей инфраструктуры, изменение нормативной базы, повышение ответственности участников дорожного движения и многое другое.

Пока данные меры не привели к требуемому эффекту – повышению пропускной способности автодорог. Причина данного результата кроется не только в отсутствии должных средств и ресурсов, но и в слабой координации деятельности органами государственной власти и местного самоуправления в данной области, а зачастую и их демотивированности к этому виду деятельности (например: постоянные задержки сотрудников ГИБДД при прибытии к

3

месту ДТП и т.д.). Механизмы страхования при организации дорожного движения также используются не в полной форме. Необходимо создать органы управления и организации дорожного движения в городах, которые должны обеспечить координацию усилий всех структур к решению транспортной проблемы.

В работе использованы труды таких авторов, разрабатывающих теорию графов, как Ахо А., Басакер Р., Беллман Р., Беллмор М., Берж К., Гудман С., Евстигнеев В.А., Ерусалимский Я.М., Зыков А.А., Иванов Б.Н., Конвей Р.В., Литл Дж., Майника Э., Новиков Ф.А., Оре О., Рейнгольд Э., Романовский И.В., Свами М., Уилсон Р., Харари Ф. Организация эксплуатационной работы на транспорте рассмотрена в трудах Буянова В.А., Зубкова В.Н., Кочнева Ф.П., Мамаева Э.А., Осьминина А.Т., Прилепина Е.В., Сологуба Н.К., Смехова А.А., Тишкина Е.М., Угрюмова А.К., Шарова В.А., Эрлиха Н.В.

Таким образом, актуальность исследования обусловлена необходимостью изыскание нового научного подхода к задаче повышения обоснованности и эффективности решений, принимаемых в процессе управления и организации дорожного движения в крупных городах и обеспечивающих снижение временных затрат должностных лиц при организации взаимодействия с органами государственной власти и местного самоуправления при существующем управленческом персонале для повышения пропускной способности, является актуальным в научном и практическом плане.

Основные исследования, получившие отражение в диссертации, выполнялись по плану инициативного гранта Российского фонда фундаментальных исследований: 10-07-00463 «Разработка математических моделей, синтез методов и алгоритмов при управлении бизнес-процессами в системах организационного управления».

Цель исследования заключается в разработке и экспериментальной проверке эффективности системы управления дорожным движением в городских условиях, обеспечивающей сокращение временных затрат должностных лиц при организации взаимодействия с органами государственной власти и местного самоуправления за счет интеллектуализации их деятельности при заданных критериях качества.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих основ-

ных задач:

проанализировать существующие системы управления и организации дорожного движения крупных городов России и за рубежом и выявить основные проблемы их функционирования;

разработать модель для оценки загруженности автомагистралей города по критерию скорости движения транспортных средств (ТС) и пропускной способности;

сформировать модель взаимодействия органов государственной власти и местного самоуправления с подрядчиками и страховыми компаниями с целью повышения мотивированности при управлении и организации дорожного движения;

4

синтезировать комбинированный метод страхования ответственности организаций обеспечивающих управление дорожным движением за результаты;

разработать механизм классификации показателей организации дорожного движения позволяющий на основе методов численной таксономии определять степень их важности и значимости при осуществлении мероприятий по контролю дорожного движения;

разработать алгоритм функционирования системы управления и организации дорожного движения в городах, позволяющий повысить пропускную способность УДС за счет улучшения качества принимаемых решений;

провести экспериментальные исследования предложенной структуры системы управления и организации дорожного движения в городах для аналитического сравнения с существующими, проанализировать результаты и получить оптимальный вариант.

Методы исследования. В работе использованы методы моделирования организационных систем управления, распознавания объектов, системного анализа, теории игр, теории графов, теории вероятности, теории принятия решений, искусственного интеллекта.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1.Разработана модель для оценки загруженности автомагистралей города по критерию скорости движения транспортных средств и пропускной способности позволяющая проводить оценку в динамике функционирования за счет использования модифицированного алгоритма для определения максимального потока;

2.Сформирован механизм классификации показателей организации дорожного движения позволяющий на основе методов численной таксономии определять степень их важности и значимости при осуществлении мероприятий по контролю дорожного движения;

3.Синтезирована модель взаимодействия органов государственной власти и местного самоуправления с подрядчиками и страховыми компаниями, позволяющая повысить их заинтересованность к выполняемым мероприятиям за счет нахождения Парето - оптимального равновесия;

4.Разработать механизм анализа дорожных ситуаций, обеспечивающий минимизацию времени реакции диспетчеров на возникающие дорожные ситуации за счет использования аппарата искусственного интеллекта.

5.Получен алгоритм функционирования системы управления и организации дорожного движения в городах, позволяющий повысить пропускную способность УДС за счет улучшения качества принимаемых решений.

Достоверность научных результатов. Научные положения, теорети-

ческие выводы и практические рекомендации, включенные в диссертацию, обоснованы математическими доказательствами. Они подтверждены расчетами на примерах, производственными экспериментами и многократной проверкой при внедрении в практику управления.

5