Результативность использования программного средства AnyLogic в вопросах оптимизации транспортного движения города Караганды

Научно-исследовательский институт экономических и правовых исследований (НИИЭПИ) Карагандинского экономического университета Казпотребсоюза проводит исследования, за счет средств грантового финансирования, по вопросам организационного обеспечения безопасности дорожного движения в Республике Казахстан.

В эти исследования активно привлекаются студенты и молодые ученые. Следует отметить, что результаты вышеназванных исследований активно публикуются в открытой печати.

Выбранное средство компьютерного моделирования AnyLogic, разработанное российской компанией The AnyLogic

Company обладает рядом преимуществ. Применительно к нашей ситуации можно отнести развитый набор библиотеки дорожного движения (Road Traffic Library), которое позволяет моделировать движение потоков транспорта с проведением дальнейших экспериментов.

Следует также отметить, что AnyLogic постоянно обновляется и при этом учитывается новые возможности в вопросах модельного (Simulation) и оптимизационного (Optimization) эксперимента

На рисунке 1 показан объект компьютерного моделирования - часть района города Караганды.

Рис. 1. Фрагмент моделирования по улице Ленина г. Караганды

Выбранный фрагмент имеет три перекрестка и две группы светофоров.

Предусмотрено интерактивное изменение параметров эксперимента - интенсивности транспортного потока и параметров переключения светофоров.

Интенсивность транспортного потока (I) определяется генерацией машин с использованием элементов CarSource , осуществление движения с помощью элементов CarMove ,переключение светофоров заданием параметров P1, P2, P3, P4.

При проведении эксперимента в режиме Simulation существует возможность фиксации времени появления и исчезновения машины. Совершенно очевидно ,что с увеличением времени наблюдения количество машин будет увеличиваться. Обобщенным параметром является целевая функция Тср.

Минимизация Тср является основой оптимизационного эксперимента.

Выбрав фиксированную интенсивность I = 400 авт/час по всем генерациям

CarSource был проведен оптимизационный эксперимент подбора параметров времени переключения светофоров P1, P2, P3, P4.

Граничные условия при этом устанавливаются из практического наблюде-ния.При этом Pi(min) =10 c; Pi(mах) = 40c i=1..4, а шаг h=10 с.

По умолчанию в программе используется значения параметров P{30;30;30;30}.

В результате осуществления машинного эксперимента в режиме Optimization условию Tср→min соответствуют значения параметров P{20;20;10;20}.

На рисунке 2 представлены результаты этого эксперимента. На этом рисунке, в частности, представлена оптимальная комбинация и динамика изменения значений Тср при различных комбинациях компьютерного подбора комбинации параметров. Из графика на рисунке 2, в частности, видно широкий размах возможных значений Тср.

Рис. 2. Результаты оптимизационного эксперимента с интенсивностью потока I = 400 авт/час

Текущее		Лучшее
Итерация:	1 00	22
Фушщиона^	1 39.454	57.688
Параметры		Copy best
р1	20	20
р2	10	20
РЗ	40	10
р4	20	20

Для проверки адекватности выбранных параметров по умолчанию была выбрана комбинация Tcp1 {30;30;30;30}, другой комбинацией является найденная оптимизация Tср2 {20;20;10;20} и третьей Тср3 {20;20;20;10} -инверсных (противоположных) параметров по отношению к найденной оптимизации Тср2.

Используя комбинации значений значения Tcp1 Tcp2; Tcp3 выполненного оптимизационного эксперимента были выполнены эксперименты в режиме Simulation.Эксперименты проводились при тех же значениях интесивности I=400 авт/сут с заранее известными значениями параметров P1, P2, P3, P4.

Эксперименты Simulation проводился с нарастанием N-количества генерируемых машин. Как уже было сказано случаю Тср1 соответствовала комбинация

{30;30;30;30} , Tср2→ {20;20;10;20};

Tср3→ {20;20;20;10}

Результаты экспериментов в режиме Simulation представлены в таблице.

Таблица 1. Зависимости среднего времени существования машин от количества генерируемых машин (при интенсивности I=400 авт/час)

I	N	Tср1	Tср2	Tср3
400	100	56	59	57
	200	68	57	67
	300	75	58	67
	400	82	58	87
	500	98	57	120
	600	136	57	136
	700	156	58	150
	800	187	59	164
	900	198	59	182

Из таблицы очевидно, что случай Tср2 соответствует условию оптимизации Tср→min. Именно этот случай был определен как оптимизационный при выполнении компьютерного эксперимента в режиме Optimization. Из таблицы видно насколько это существенно.

В результате следует отметить:

– компьютерная программа AnyLogic является эффективным инструментом выполнения основной задачи исследования – оптимизации по организации обеспечения безопасности дорожного движения;

– основным результатом проведенных исследований является соответствие рекомендуемой комбинации параметров компьютерного эксперимента в режиме Optimization эксперименту в режиме Simulation;

– дальнейшие эксперименты по моделированию фрагментов дорожного движения, возможности изменения интенсивности транспортного потока и подбора параметров по изменение работы светофоров позволят обосновать выбор оптимальной организации дорожного движения в выбранных региональных условиях

THE EFFICIENCY OF THE SOFTWARE ANYLOGIC TO OPTIMIZE TRAFFIC IN THE CITY OF KARAGANDA

Karaganda Economic University of Kazpotrebsoyuz

(Kazakhstan, Karaganda)