Система поддержки принятия решений по управлению транспортными потоками на перекрестке

Проблема дорожного движения – одна из самых актуальных проблем в наше время. Каждый из нас почти каждый день сталкивается с поездкой на работу/учебу/ в гости на общественном транспорте или на машине. Но к сожалению, движение на дорогах организовано слишком плохо и мы проводим в пути много времени, теряя часы впустую. Это связано с тем, что системы дорожных развязок не рассчитаны на такие потоки машин, как в нашей стране. С каждым днём количество транспортных средств увеличивается, и существующие дороги не выдерживают такую высокую интенсивность транспортных потоков [4].

Для решения данной проблемы необходимо построение новых дорог и развязок, регулировка режимов работы светофоров в зависимости от потока машин, времени суток, погодных условий. Вопросами урегулирования данной ситуации занимаются лица, принимающие решения в данной сфере деятельности [3].

Под лицами, принимающими решение, необходимо понимать группу лиц, которая производит выбор альтернативы и несет ответственность за свое решение. Только в этом случае будет обеспечена наибольшая эффективность принятого решения [3].

Московским Государственным Горным университетом (кафедрой САПР) совместно с компанией ИНЭМДортТранс был разработан инструментарий, который сможет помочь лицам, принимающим решение наглядно ознакомиться с дорожной ситуацией на конкретном участке дороги (в данном случае, перекрестке), задавая определенные характеристики транспортного потока.

В процессе создания данного инструментария были разработаны и исследованы модели управления логикой перекрестка, а также произведен комплексный семантический анализ предметной области на основе современных CASE-технологий.

Для исследования работы перекрёстка (рис. 1) используются различные модели.

Работу светофора можно описать с помощью сетей Петри, при этом, необходимо описать работу только одного светофора из четырёх, т.к.

работают они симметрично. Так же можно построить временную диаграмму (рис. 2) и графы противоречивости для светофора (рис. 3) [1,2].

Рис. 1. Перекресток.

Временная диаграмма

4-1

4-2

4-3

Цикл переключения светофора

Рис. 2. Временная диаграмма.

С помощью временной диаграммы можно отследить временной цикл переключения светофора.

Рис. 3. Графы противоречивости.

Граф противоречивости строится для каждого из четырех начальных положений (вершины графа противоречивости – начальные положения на дороге). Ребро (i, j) означает, что ехать одновременно в направлении i и j нельзя.

Для комплексного семантического анализа предметной области используются CASE-технологии: диаграммы IDEF0, DFD (рис. 3), ERD, UML, которые позволяют сделать предметную область более четкой и ясной для понимания.

Рис. 3. Диаграмма DFD.

IDEF – методологии семейства для решения подобных задач моделирования сложных систем, позволяет отображать и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в различных разрезах [3].

DFD – общепринятое сокращение от англ. Data Flow Diagrams – диаграммы потоков данных. Так называется методология графического структурного анализа, описывающая внешние по отношению к системе источники и адресаты данных, логические функции, потоки данных и хранилища данных, к которым осуществляется доступ. Диаграмма потоков данных (data flow diagram, DFD) – один из основных инструментов структурного анализа и проектирования информационных систем [3].

Модель Сущность-Связь (ER-модель) (англ. entity-relationship model (ERM) или англ. entity-relationship diagram (ERD)) – модель данных, позволяющая описывать концептуальные схемы. Предоставляет собой графическую нотацию, основанную на блоках и соединяющих их линиях, с помощью которых можно описывать объекты и отношения между ними какой-либо другой модели данных [3].

В дальнейшем будет так же сформирована трехмерная динамическая и интерактивная компьютерная модель перекрестка, которая позволит наглядно оценивать дорожную ситуацию и принимать решения, по управлению транспортными потоками на перекрёстке [1].

Результаты данного исследования могут быть использованы в компьютерных системах поддержки принятия решений по управлению автомобильными дорогами для улучшения организации движения на некоторых участках дорог, для предотвращения дорожно-транспортных происшествий, а так же для принятия решений по реорганизации некоторого участка дороги с целью наибольшей его разгрузки при очень плотном транспортном потоке.