Учебное пособие 1304

мости атрибутивной сети по критерию скорости движения транспортных средств сети с М ребрами: W*=(W1*+W2*)/2 .

Шаг 9 Проверяем ограничения Wcт ≤ Wmin. Если ограничения не выполняются, то генерируется очередной граф с М ребрами, проверяются ограничения и далее действия повторяются.

Таким образом, получен модифицированный алгоритм Форда-Белмана для определения загруженности УДС в динамике по критериям пропускной способности и скорости движения, что позволит диспетчерам ЦОДД упреждающе реагировать на возникающие ситуации.

Рассмотрим пример такого расчета. Граф для фрагмента УДС представлен на рис. 4.

Рис. 4. Фрагмент атрибутивной УДС

Для данного графа проводится 6 итераций модифицированного алгоритма. Результаты вычислений сведены в табл. 1.

Таблица - 1

11

Поток f = 18 является максимальным, а множество дуг (S;V1); (S;V2); (S;V3) составляют минимальный разрез сети.

Во втором параграфе рассмотрен механизм классификации показателей организации дорожного движения позволяющий на основе методов численной таксономии определить степень их важности и значимости при осуществлении мероприятий по контролю дорожного движения.

Показатели организации движения представляют собой, численные значения основных характеристик транспортных потоков: Показатели интенсивности движения: среднегодовая среднесуточная интенсивность движения в центральном деловом районе в приведенных единицах; среднегодовая среднесуточная интенсивность движения в жилых зонах в приведенных единицах; среднегодовая среднесуточная интенсивность движения в промышленной зоне в приведенных единицах и т.д. Показатели скорости движения: средняя реализуемая мгновенная скорость на магистральных дорогах непрерывного движения; средняя реализуемая мгновенная скорость на магистральных дорогах регулируемого движения; и т.д. Показатели плотности движения: количество легковых автомобилей на 1 км ДС; суммарное количество автомототранспортных средств на 1 км ДС; суммарное количество индивидуальных легковых транспортных средств и транспортных средств общего пользования на 1 км ДС. Показатели состава потока: процент легковых автомобилей в общем числе зарегистрированных автотранспортных средств; процент грузовых автомобилей в общем числе зарегистрированных автотранспортных средств; процент автобусов в общем числе зарегистриро-

ванных автотранспортных средств. Показатели пропускной способности:

коэффициент загрузки движением в центральном деловом районе; коэффициент загрузки движением в жилых зонах; коэффициент загрузки движением в промышленной зоне; средний коэффициент загрузки движением в городе; протяженность дорожной сети, не удовлетворяющей пропускной способности.

Пусть A aij 1n — матрица попарных показателей связи между n показателями с номерами из множества N={1,2,…,n}.

Тогда пара Rm , r , где Rm={R1, ..., Rm} представляет структуру основ-

ных связей - принадлежность показателя к какому-либо классу существенности и важности для данной магистрали УДС.

Тогда, если:

-rkl=1, то связь от Rk К Rl «существенна»;

-rkl = 0, то связь от Rk К Rl «несущественна».

Задача выявления макроструктуры Rm , r состоит в том, чтобы максимизировать функционал:

12

где а — порог значимости показателей конкретного класса, который неявно учитывается функционалом F1(Rm, r).

Тогда множество связей aij имеющие значения большие порога а — считаем значимыми, а меньшие — незначимыми.

Таким образом, порог а задает степень учитываемой «далекости» объектов, т.е. насколько различаются показатели по своим характеристикам. Величина порога а является средним всех аij, i≠j. Поскольку разбиение Rm фиксировано, то максимальное значение функционала F1(Rm, r) достигается на

Необходимо найти такое разбиение Rm из множества всех разбиений на т классов значимости, чтобы максимизировать функционал:

Пусть bpq (aij a) при Rp, Rq Rm; p, q=1, ..., m, a b+, b- — соот-

i Rp j Rq

ветственно суммы всех положительных и отрицательных чисел из bkk, bkl, blk, bll. Тогда матрица B = bkl1n такова, что bkl = аkl,-а; k, l=1, ..., п. Ищем пару Rk, Rl Rn. так, чтобы минимизировать значение функционала f(k, l, Rn). Строим

Далее производим начальное разбиение Rm и соответствующей ему матрицы r rkl 1m .На р-м шаге производится просмотр всех показателей в по-

рядке номеров значимости. Если показатель i находится в классе Rk и Rk\{i}Ø, то он поочередно переносится в каждый другой класс Rl, где l≠k, и вычисляется изменение F(i, k, l) значения функционала F1 (Rm, r):

Показатель i помещается в класс значимости с номером l, на котором

достигается max F(i, k, l) 0 .

1 l m

Если для F(i, k, l)<0, то вычисляется матрица r , соответствующая получившемуся разбиению R m .

В третьем параграфе рассматривается модель взаимодействия органов государственной власти и местного самоуправления с подрядчиками и страховыми компаниями, позволяющая повысить их заинтересованность к вы-

13

полняемым мероприятиям за счет нахождения Парето - оптимального равновесия.

Построим игровую модель класса Г3 на основе взаимодействия является взаимодействие игроков – центров (ГИБДД, ЦУДД, муниципалитета, страховой компании) и подчиненного им агента (подрядчиков и дорожных служб города) (рис. 4).

Рис. 4. Игровая модель класса Г3

Для преодоления недостатков в организации и управлении дорожным движением используем идею страхования ответственности перед третьими лицами участников системы организационного управления (СОУ).

Тогда, пусть в страховом договоре оговаривается, что страховой взнос каждого страхователя определятся сообщенными оценками вероятностей наступления страхового случая, то есть ri(s) = si Qi, а после наступления страховых случаев возмещение осуществляется пропорционально собранному страховому фонду R(s) = ri (s) , то есть

i I

hi(s) = (s) Qi, i I, (7)

где (s) = коэффициент страхового возмещения, определяемая исходя из соотношения между страховым фондом R(s) и необходимым объемом страхового возмещения H. Тогда, выбор зависимости ( ) будет являться стратегией управления ЦОУДД для участников СОУ.

Условием выгодности участия во взаимном страховании для i-го стра-

получаем, что сообщать правдивую информацию о своем типе участникам схемы выгодно всегда, при этом сообщение страхователя не превышает ис-

14

тинного значения вероятности наступления страхового случая: si (s) pi, i I.

Далее определим механизм смешанного страхования при котором используются ресурсы как промежуточных центров, так и страховой компании, который должен привести к эффективному распределению собираемых страховых взносов и выплачиваемых возмещений. ГИБДД, ЦУДД, подрядчики и дорожные службы могут создать фонд взаимного страхования, а муниципалитет может гарантировать определенное возмещение потерь страхователю при наступлении у него страхового случая (например, компенсировать ему часть затрат на компенсацию ущерба третьим лицам и т.д.).

Пусть муниципалитет из своего страхового фонда R0 компенсирует i-му страхователю часть xi(s) его страхового взноса si Qi, то есть

ri(s) = si Qi – xi(s), i I, (10)

где размер компенсации определяется:

определим сообщения, доставляющие максимумы целевых функций страхователей:

R0 W (s)2 siQi = i, i I. (15) W (s)

Тогда:

si* = pi R0 / W, i I. (16)

является равновесием Нэша, т.к. все сообщения страхователей неотрицательны и обеспечивают им не меньшее значение ожидаемой полезности, чем при неучастии в смешанном страховании.

В итоге получаем:

ri(s*) = 0, i I, (18)

15

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

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:

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