Материал: Методы и алгоритмы управления и организации дорожного движения в населенных пунктах. Врублевская С.С., Подольский В.П
xi(s*) = piQi R0, i I. (19)
W
Таким образом, ЦОУДД используя механизм управления на основе (s) получает возможность влиять на деятельность участников дорожного движения с точки зрения повышения их качества.
В четвертом параграфе рассматривается механизм анализа дорожных ситуаций, обеспечивающий минимизацию времени реакции диспетчеров на возникающие дорожные ситуации за счет использования аппарата искусственного интеллекта.
Пусть A {al ,l 1, D}- множество альтернатив организации дорожного движения, причем каждая альтернатива описывается набором параметров, а оценивается - набором показателей X {X i , i 1, I}(повышение пропускной
способности магистрали), значения которых могут быть вычислены на основе информации о параметрах. Зависимость между различными параметрами и показателями может быть известна лишь приближенно, и выражена набором высказываний вида
gt : ЕСЛИ Lt |
, то X i H |
(20) |
|||
где Lt - логическое высказывание вида |
|
|
|
||
Lt : Yj |
Gj t |
... Yj |
Gj t |
; |
|
1 |
1 |
|
m |
m |
|
|
{Yj ,...,Yj |
} Y . |
|
|
|
|
1 |
|
m |
|
|
Высказыванию может быть присвоено некоторая степень уверенности[0,1] в его истинности. Более сложные высказывания состоят из нескольких простых условных высказываний (1), соединенных связкой "иначе":
|
|
|
|
|
|
ЕСЛИ |
|
L* |
|
то |
|
X |
i |
H |
i |
|
иначе |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(21) |
||
|
|
|
|
|
|
ЕСЛИ |
|
L* |
то |
|
X |
i |
|
H |
n |
1 |
|
иначе X |
i |
H |
n |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Альтернативы могут быть |
|
вероятностными, |
когда параметры прини- |
|||||||||||||||||||||
мают значения G jk |
с вероятностью jk , |
причем jk |
могут быть числовыми, |
|||||||||||||||||||||||
нечеткими или лингвистическими. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
Подготовка |
информации |
|
|
для |
|
решения |
|
задачи. |
Обозначим |
|||||||||||||||
|
|
* |
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Lt L1 |
... Lt . Тогда (20) можно записать в виде |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если L1 , то X i = H1 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если L2 , то X i = H 2 |
|
|
|
|
|
(22) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
…………………… |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если Ln , то X i = H n |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Каждая строка (22) является простой условной гранулой. Совокупность |
||||||||||||||||||||||||
гранул представляет собой свидетельство |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E {g1 ,...,gn } |
|
|
|
|
|
(23) |
|||||||
|
|
На основе информации, заключенной в (23), можно сформулировать |
||||||||||||||||||||||||
нечеткое отношение R между показателем X i и параметрами Yj |
Y , исполь- |
|||||||||||||||||||||||||
зуемыми в свидетельстве Е.
16
Каждое свидетельство Е может быть отражено в виде семантической сети (рис. 3).
Рис. 5. Представление высказывания в виде участка сети
Будем записывать факт выводимости значения X на основании свидетельства Е в виде
X E(Y E ) |
(24) |
Далее рассмотрим алгоритм анализа реальных ситуаций УДС синтезированным в представленной модели (в качестве основы применялся подход Демпстера для комбинирования свидетельств) работающий по принципам машины вывода для экспертных систем. Значение показателя состояния УДС X i может сравнивается с эталонным посредством волнового алгоритма
последовательного возбуждения вершин. Значения исходных параметров, необходимые для вычисления значений показателей, должны быть предварительно заданы. Начальные вершины, соответствующие этим параметрам, считаются возбужденными. Суть алгоритма заключается в последовательном возбуждении вершин, которые имеют хотя бы один синапс, все входные дуги которого исходят из возбужденных вершин.
Алгоритм анализа значений показателей функционирования УДС. Шаг 1. Формируется множество M1 целевых вершин, т.е. вершин, со-
ответствующих показателям, значения которых необходимо вычислить. Шаг 2. Формируется множество M 2 всех вершин сети.
Шаг 3. Отыскивается вершина m M 2 , из которой можно попасть в какую-либо вершину S M1 за один шаг. Если нет такой m, то переходим к
шагу 5.
Шаг 4. Включение вершин m в множество M1 : M1 M1 m . Исключение вершин m из множества M 2 : M 2 M 2 \ m . Переход к шагу 3.
Шаг 5. Формируется множество S1 возбужденных вершин сети, которые принадлежат M.
Шаг 6. Формируется множество S2 M1 \ S1 .
17
Шаг 7. Для каждой s S2 проверяется возможность возбуждения одного из синапсов на основании информации о возбужденности вершин S1 . Если синапс может быть возбужден, то с учетом отношений, обозначенных на входных дугах, вычисляется значение показателя, которому соответствует вершина, последняя заносится в список возбужденных вершин: S1 S1 s , S2 S2 \ s . Если s соответствует интересующему нас показателю (является
коночной вершиной), то искомое значение найдено, и алгоритм успешно завершается.
Шаг 8. Если на шаге 7 хотя бы одна вершина была добавлена в S1 , то переходим к шагу 7. Если на шаге 7 ни одна вершина, ни добавлена в S1 , то искомое значение не может быть вычислено, алгоритм заканчивается безрезультатно.
В пятом параграфе рассмотрен алгоритм функционирования системы управления и организации дорожного движения в городах, позволяющий повысить пропускную способность УДС за счет улучшения качества принимаемых решений.
Задача оптимального управления для диспетчера центра управления и организации дорожного движения формулируется следующим образом:
U l (t) Ql (x , |
|
i , w , к |
|
|
|
|
|
|
x |
знач |
, к |
важн |
),. |
(25) |
|||
i |
i i |
|
i |
|
|
|
||
То есть диспетчер, получая данные анализа реального состояния УДС по загруженности ТС должен принять решение, направленное на упреждение «пробок», а при невозможности на минимизацию времени их устранения. В случаях возникновения ситуаций требующих вмешательства в работу ЦУДД (аварии на перекрестках, снежные заносы, гололед и т.д.) строятся платежные матрицы для различных служб, отвечающих за организацию дорожного движения и затем и набора их действий с целью минимальных затрат по ликвидации последствий нештатных ситуаций.
Выбор служб и перечень рекомендуемых для них минимальных действий определяется на основе максиминного критерия Вальда:
/
Выбор данного критерия обусловлен тем, что в условиях резкого ухудшения дорожной ситуации, вызванной нештатными воздействиями выбирается стратегия, обеспечивающая в худших условиях максимальный результат.
В третьей главе рассмотрены экспериментальные исследования предложенной структуры для системы организации и управления дорожным движением города, проанализированы результаты и получен оптимальный вариант.
В первом параграфе рассмотрены требования к СОУДД которая предназначена для организации движения транспортных средств населенных пунктах (рис.6). Основные, требующие решения, задачи ЦОДД, в сфере организации дорожного движения: обеспечение и регулирование взаимодействия властей муниципальных образований, входящих в состав региона, при
18
разработке и реализации планов и программ управления транспортным спросом и организации дорожного движения местного уровня; согласование конкретных мероприятий по управлению транспортным спросом и организации дорожного движения, проводимых местными властями, в случае если эти мероприятия затрагивают дорожную сеть регионального значения; разработка комплексных транспортных схем и комплексных схем организации дорожного движения в составе документов территориального планирования на основе принципов государственной политики в данной сфере; разработка и реализация программ мероприятий по управлению транспортным спросом и организации дорожного движения на основе принятых документов территориального планирования и планировки территории.
Рис. 6. Схема организации и управления дорожным движением с использованием интеллектуальной поддержки
Во втором параграфе на основании проведенных исследований предлагается добавить к существующим показателям качества управления дорожным движением добавить следующие: показатели транспортно-
эксплуатационного состояния дорожной сети города: протяженность до-
рожной сети, не удовлетворяющей требованиям к покрытиям проезжей части (просадки, выбоины, иные повреждения, затрудняющие движение транспортных средств); протяженность дорожной сети, не удовлетворяющей требованиям к покрытиям проезжей части по ровности; протяженность дорожной сети, не удовлетворяющей требованиям к покрытиям проезжей части по коэффициенту сцепления; протяженность дорожной сети, не удовлетворяющей требованиям к покрытиям проезжей части по несущей способности, в том числе: магистрали агломерационного значения; магистрали общегородского значения; магистральные дороги районного значения; местная сеть проездов и дорог.
19
Втретьем параграфе дается оценка эффективности разработанным методам и алгоритмам. Выбраны системы для организации ЦУДД города с населением около 1 млн. жителей. Внешние инвестиции составляют. Дополнительный годовой доход бюджета: 360000 рублей. Экономия бюджета: 300000 рублей. Окупаемость, меньше одного года.
Взаключении приводятся основные теоретические и практические результаты и выводы диссертационной работы. Приложение содержит материалы о внедрении результатов диссертации.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ
В ходе выполнения диссертационного исследования получены следующие основные результаты:
-проанализированы существующие системы управления и организации дорожного движения крупных городов России и за рубежом и выявлены основные проблемы их функционирования;
-разработана модель для оценки загруженности автомагистралей города по критерию скорости движения транспортных средств (ТС) и пропускной способности;
-сформирована модель взаимодействия органов государственной власти и местного самоуправления с подрядчиками и страховыми компаниями с целью повышения мотивированности при управлении и организации дорожного движения;
-синтезирован комбинированный метод страхования ответственности организаций обеспечивающих управление дорожным движением за результаты;
-разработан 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;
-разработан алгоритм функционирования системы управления и организации дорожного движения в городах, позволяющий повысить пропускную способность УДС за счет улучшения качества принимаемых решений;
-проведены экспериментальные исследования предложенной структуры системы управления и организации дорожного движения в городах для аналитического сравнения с существующими, проанализировать результаты
иполучить оптимальный вариант. Выбраны системы для организации ЦУДД города с населением около 1 млн. жителей. Внешние инвестиции составляют. Дополнительный годовой доход бюджета: 360000 рублей. Экономия бюджета: 300000 рублей. Окупаемость, меньше одного года.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:
Статьи, опубликованные в изданиях, определенных ВАК РФ:
1. Врублевская С.С. Метод минимизации упущенной выгоды. [Текст] /Баркалов С.А., Врублевская С.С., Семенов П.И., Серебряков Е.А.// «Систе-
20