Результативность использования программного средства AnyLogic в вопросах оптимизации транспортного движения города Караганды
Автор: Баширов А.В., Ханов Т.А.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 3-1 (42), 2020 года.
Бесплатный доступ
В статье описывается результативность использования программного средства AnyLogic при осуществления компьютерного моделирования. В качестве объекта компьютерного эксперимента выбран фрагмент дороги по улице Ленина города Караганды. Эксперимент по оптимизации транспортного движения, показал соответствие результатов компьютерного эксперимента требованию минимизации выбранной целевой функции Тср. Указаны дальнейшие перспективы проведенного исследования.
Компьютерное моделирование, целевая функция, транспортный поток, компьютерный эксперимент, оптимизация дорожного движения, программное средство
Короткий адрес: https://sciup.org/170187411
IDR: 170187411 | DOI: 10.24411/2500-1000-2020-10236
Текст научной статьи 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)