На чем основано моделирование транспортной системы региона

Математическое моделирование транспортных потоков

Вступление

Кратчайший путь

Для облегчения понимания, будем считать, что граф связанный, а именно, что из любой вершины графа всегда можно попасть в любую другую.

Представим такую ситуацию, из города А в город Б ведёт две пустые дороги с одинаковым покрытием, какую выбрать лучше? Правильный ответ: которая короче.

Значит граф взвешенный, так как каждому ребру можно поставить в соответствие число, например, являющееся длиной соответственной дороги. Такая система будет выглядеть примерно вот так…

Вместо того, чтобы над рёбрами писать кучу характеристик, обычно пишут функцию, а именно зависимость времени прохождения участка дороги от количества автомобилей.

Максимальный Поток

Пусть ёмкость ребра — это максимальная интенсивность потока, проходящая через ребро.
А насыщенное ребро — это ребро, по которому проходит максимальный поток.
Присвоим каждому участку пару чисел (,). — достигнутый до сих пор поток по ребру, вначале он равен нулю, затем это число будет только увеличиваться, пока не достигнет , ёмкости ребра.
Пока хотя бы на одном маршруте из все рёбра — ненасыщенные (то есть на всех рёбрах

Источник

Моделирование транспортной системы

Моделирование транспортных систем необходимо для проведения инженерного анализа и последующего утверждения эффективнейшего (с точки зрения стоимости, безопасности движения, пропускной способности и прочих факторов) инженерного решения.

Планирование

Создавая подобные модели, можно планировать транспортные системы современных городов. Изменения в одной части такой системы приводят к появлению изменений в других ее частях. Насколько увеличится автомобильный поток, если сделать дорогу более широкой? Почему автомобильная пробка регулярно образуется на конкретном перекрестке? Какой потенциал создаст развитие системы городского общественного транспорта для изменения застройки в черте города? Что случиться, если внести изменения в режим работы определенного светофора? Ответить на все эти, а также многие другие вопросы позволяет моделирование транспортной системы.

Особенно актуальным моделирование является для крупных городов. Без грамотно проработанной транспортной модели, управлять городскими потоками практически, невозможно. Например, в определенном месте городской магистрали систематически возникают автомобильные пробки. Если модель транспортной системы отсутствует, высока вероятность принятия ошибочного решения, результатом которого станет перенос пробки на новое место или создание новых автомобильных пробок.

Поэтому сегодня уже разработаны, либо находятся в разработке, транспортные модели для многих крупных российских городов. Создание модели города является длительным, трудоемким процессом. Эта модель приводит в соответствие «транспортный спрос» с «транспортным предложением». При формировании спроса учитываются объективные статистические данные, связанные с численностью населения, распределением по территории города рабочих мест, автомобилизацией, текущим землепользованием и прочими факторами. Математический анализ может выполняться по районам либо отдельным сооружениям и зданиям. Кроме этого, важно располагать актуальной информацией относительно графиков и маршрутов движения общественного транспорта, размещения остановок.

Анализ выявление зависимостей между «спросом» и «предложением»

Основываясь на анализе «транспортного предложения» и «транспортного спроса», можно строить зависимости, а также делать множество важных выводов: выявлять диспропорции между спросом, а также предложением, предлагать решения, направленные на их минимизацию, совершенствовать парковочную политику, модернизировать работу общественного транспорта.

Такие модели широко используются сегодня для помощи органам местного самоуправления и государственной власти в принятии обоснованных, взвешенных решений в сфере градостроительного, а также транспортного планирования.

Используя моделирование транспортных потоков, можно решать следующие задачи:

Этапы моделирования

Процесс создания подобной модели транспортной системы предусматривает выполнение следующих действий:

Вышеперечисленные факторы, а также множество других факторов, оказывают непосредственное влияние на функционирование транспортной системы, поэтому рассчитать перспективные показатели работы проектируемого и существующего объекта стандартными способами невозможно. Проводить эксперименты с реальной функционирующими транспортными объектами обычно бывает невозможно, поскольку это является слишком опасным либо требует существенных финансовых вложений, а результат подобных экспериментов способен оказаться совершенно непредсказуемым. Решить данную проблему позволяет моделирование транспортной системы, позволяющее протестировать еще не построенные объекты и смоделировать вероятные сценарии их работы, проверив на устойчивость функционирования при различных внештатных ситуациях.

Трудности построения транспортной модели

Процесс построения подобной модели представляет собой сложную, комплексную задачу, которая выполняется на нескольких уровнях.

Пример построения транспортной модели

При построении модели сначала собираются необходимые исходные данные. После проведения экспертной оценки работоспособности подбираются оптимальные показатели мощности моделируемых элементов. При этом закладывается работоспособность созданной модели на перспективу, с увеличенными пассажиропотоками. После создания оптимизированной модели, производится оценка результатов моделирования. Результатом работ становится создание итоговой модели, обладающей оптимально подобранными параметрами.

Имитационный метод построения модели

Имитационный метод моделирования используется при моделировании различных транспортно-пересадочных узлов, железнодорожных станций, павильонов метрополитена и прочих объектов современной транспортной инфраструктуры. Имитационное микромоделирование позволяет создать максимальным образом приближенную к реальным условиям ситуацию, учесть любые особенности системы и минимизировать финансовые, а также производственные риски.

Имитационные модели позволяют выполнить тестирование еще не построенного объекта, смоделировать разные возможные сценарии его работы, провести ряд экспериментов, связанных с различными внештатными ситуациями, проверив при этом устойчивость работы данного объекта в подобных ситуациях. К примеру, при моделировании такого транспортно-пересадочного узла, как железнодорожная станция, учитывается режим работы вокзальных билетных касс, наличие льготных категорий пассажиров, а также связанные с этим временные особенности оформления проездных документов. Используя имитационное моделирование транспортных потоков, необходимо учитывать проектную нагрузку на отдельные элементы пассажирской инфраструктуры, принимая во внимание неравномерность пассажиропотока.

Если для определения пассажиропотока число пассажиров в час разделить на шестьдесят минут, реальная картина сильно исказиться и полученные данные не будут соответствовать действительности, а также тем условиям, в которых функционирует создаваемая инфраструктура. К примеру, на территории вокзала проектируется создание турникетной линейки, которая будет состоять из пятнадцати турникетов. Расчетный поток пассажиров на выход составляет пять тысяч человек в час. Если взять средний показатель в минуту, мы получим порядка восьмидесяти пассажиров. Одни пассажир проходит через турникет в среднем за три секунды. Если принимать во внимание такие исходные данные, то получиться, что все пассажиры успеют пройти, и очередей не возникнет. В реальности же ситуация несколько иная. Вышеупомянутые пять тысяч пассажиров прибывают на станцию в четырех электропоездах, которые приходят по расписанию. Если учесть этот факт, а также неравномерное распределение людей по отдельным вагонам, ситуация изменится кардинальным образом. Очереди после прибытия электропоезда на станцию в таком случае будут превышать сорок человек.

Источник

Транспортное моделирование

Транспортная система (города, региона, страны) обеспечивает согласованное развитие и функционирование всех видов транспорта с целью максимального удовлетворения транспортных потребностей при оптимальных затратах. При её развитии и совершенствовании приходится принимать различные управленческие решения. Как оценить, какое решение будет лучше и на сколько, не приведёт ли оно к ухудшению транспортной ситуации, в какой последовательности необходимо эти решения реализовывать и какой эффект в итоге получится? Ответить на эти вопросы позволяют транспортные модели. В качестве объекта моделирования могут выступать как транспортные системы, например, города или региона, так и отдельные инфраструктурные объекты, например, морской порт.Транспортные модели, в зависимости от типа и уровня моделирования, позволяют получить как существующие, так и прогнозные значения различных характеристик функционирования транспортных систем, таких как:

Наши специалисты осуществляют весь комплекс работ, необходимых для создания и актуализации транспортных моделей:

По опыту применения транспортные модели можно разделить на следующие группы:

1. Статические транспортные модели регионального и межрегионального уровня

Разрабатываются для больших территориальных единиц, объединяющих несколько муниципалитетов, районов, областей, и т.д. Целью таких транспортных моделей может быть прогнозирование транспортных и пассажирских потоков в разрезе транспортных коридоров (федеральные и международные автодороги), межмуниципальных и межрегиональных маршрутных сетей пассажирского транспорта, прогнозирование грузопотоков крупных портов и терминалов, обслуживающих несколько регионов, и т.д.

Транспортные модели подобного уровня наиболее часто применяются при разработке таких проектов как:

2. Статические транспортные модели муниципалитетов, населенных пунктов, городов и агломераций

Данные модели представляют собой виртуальную транспортную систему соответствующей территории, например, города. Разработка таких моделей необходима для обоснования различных решений по развитию улично-дорожной сети или системы пассажирского транспорта и определению наиболее эффективных предложений. Подобные транспортные модели формируются в целях разработки таких проектов как:

Наиболее часто применяются при технико-экономическом обосновании строительства или реконструкции объектов транспортной инфраструктуры, например, мостов, путепроводов, транспортных обходов, автомагистралей, в том числе и платных, городских улиц и пр.

Основополагающим в таких моделях является сам рассматриваемый объект, а зона моделирования ограничивается границей тяготения и влияния.

Данные транспортные модели необходимы для определения транспортной, экологической и социально-экономической эффективности реализации проектов строительства или реконструкции объектов транспортной инфраструктуры.

4. Динамические транспортные модели объектов транспортной инфраструктуры

К динамическим транспортным моделям относятся модели, имитирующие движение транспорта, пассажиров или пешеходов в режиме реального времени. В отличие от статических транспортных моделей, они наглядно демонстрируют, как именно осуществляется движение по интересующему транспортному объекту. Например, это может быть перекресток, или транспортно-пересадочный узел, или остановка пассажирского транспорта с подходами, или участок, а иногда и вся автомагистраль, и т.д.

Применение динамических транспортных моделей позволяет провести детальный анализ функционирования конкретного объекта, проработать техническое решение или варианты организации дорожного, пешеходного и велосипедного движения с целью определения наилучшего варианта.

Источник

Моделирование развития региональной транспортно-логистической системы

Рубрика: Экономика и управление

Дата публикации: 18.04.2015 2015-04-18

Статья просмотрена: 1188 раз

Библиографическое описание:

Афанасьева, В. Г. Моделирование развития региональной транспортно-логистической системы / В. Г. Афанасьева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 9 (89). — С. 514-518. — URL: https://moluch.ru/archive/89/17656/ (дата обращения: 10.12.2021).

Региональные транспортно-логистические системы отличаются структурной и организационной сложностью. Моделирование РТЛС позволяет с достаточной точностью описать реальную систему, что позволяет конкретизировать и усовершенствовать транспортно-логистические системы. В статье предпринимается попытка построения концептуальной модели РТЛС.

Ключевые слова: региональная экономика, региональная транспортно-логистическая система, моделирование, логистика.

Региональные транспортно-логистические системы (РТЛС) отличаются структурной и организационной сложностью, неоднозначностью в практических решениях. В условиях высокой степени неопределенности внешней среды, определенных нюансов по формированию каналов продвижения товаров и услуг, необходимости формирования и учета множества, взаимосвязанных и взаимовлияющих факторов, определяющих направление работы РТЛС, по нашему мнению, лучшим подходом является системная динамика и имитационное моделирование.

Имитационное моделирование еще называют ситуационным моделированием. Это метод, при котором изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей реальную систему, с которой проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. С помощью имитационного моделирования возможно постижение сути, не прибегая к экспериментам на реальном объекте.

Три подхода имитационного моделирования представлены на рис.1.

Рис.1. Подходы имитационного моделирования

Источник: Свободная энциклопедия Википедия

Нас интересует системная динамика. Динамические модели имитируют поведение системы во времени и позволяют исследовать работу системы в заданном временном диапазоне или прогнозировать ее работу в будущем. Такой вид моделирования помогает понять суть происходящего выявления причинно-следственных связей между объектами и явлениями.

При этом распространенной является следующая схема разработки имитационной модели [1, с. 22]:

— Формулировка задачи, выбор целевой функции и ограничений системы;

— Формализация описания системы, определение характеристик элементов и взаимозависимостей;

— Подготовка исходных данных для модели, включая контрольный пример с известными результатами для верификации работы модели;

— Разработка модели и ее реализация в виде компьютерной программы — трансляция модели;

— Планирование машинного эксперимента для определения числа прогонов модели;

— Анализ полученных результатов, их интерпретация, документирование и реализация в исследуемой системе.

Чтобы сформулировать задачи РТЛС, выбрать целевую функцию и описать ограничения системы, необходимо систематизировать множество параметров внешней среды. На рис.2 изображена блок-схема, с помощью которой возможно систематизация на несколько блоков.

Рис. 2. Систематизация факторов РТЛС

Для построения модели нужно следовать определенному алгоритму. На рис. 3 изображен алгоритм построения прототипа модели развития РТЛС. Для упрощения процесса моделирования и понимания этапов и составных частей синтеза РТЛС, проектирование должно осуществляться с разбивкой по блокам, каждый из которых соответствует той или иной ключевой области моделирования в РТЛС, или отражает важнейшие показатели, необходимые для анализа модели. [1, с. 23]

Рис. 3. Алгоритм построения имитационной прототипа модели

Стоить модель транспортно-логистической системы наиболее эффективно в разрезе целого региона. Основными параметрами транспортно-логистической системы с точки зрения региона, являются: состояние развития транспортной, складской, дорожной, таможенной, информационной и финансовой инфраструктур. Неравномерность в территориальном размещении транспортных сетей и объектов транспортной инфраструктуры, взаимозависимость и взаимодействие отдельных видов транспорта, перегруженностью основных автомобильных магистралей и городских агломераций сказывается на экономическом развитии региона в целом. Транспортная инфраструктура включает в себя мощности позволяющие осуществлять транспортировку между объектами региона, позволяющими обеспечить движение материальных потоков региона. Складская инфраструктура осуществляет хранение и перевалку грузов, обеспечивает перераспределение материальных потоков между направлениями. Дорожная инфраструктура характеризует пропускную способность региона с точки зрения автомобильных перевозок, а также максимально возможную скорость движения материальных потоков внутри него. Таможенная инфраструктура позволяет обеспечить импорт и экспорт соответствующих материальных потоков региона. Делением по типу материальных потоков, отражением материальных потоков в денежной форме, прибыли, убытки, налоговые и прочие отчисления, пониманием всего это занимается финансовая инфраструктура.

По алгоритму построения имитационной модели (рис.3) попытаемся построить концептуальную модель РТЛС (рис.4).

Рис.4. Концептуальная модель РТЛС

Для наиболее эффективного функционирования и конкурентоспособных вариантов инфраструктуры РТЛС, необходимо развивать методологию и организационно-методические подходы. Концептуальная модели РТЛС (рис.4) изображена в общем виде. Важно отметить, что при более развернутом рассмотрение модели ее можно использовать на примере транспортно-логистической инфраструктуры региона.

Одним из важных аспектов транспортно-логистической инфраструктуры является рынок транспортно-логистических услуг. Рынок транспортно-логистических услуг включает в себя множество аспектов, таких как: перевозки; погрузочно-разгрузочные работы; складские операции; транспортно-экспедиционные операции; таможенно-брокерские услуги; комплексные транспортно-логистические услуги; сервис; аренда автотранспорта, лизинг и многое другое. РТЛС отражает взаимоотношения многих субъектов рынка транспортно-логистических услуг. Имитационная модель, описывающая обоснование оптимального количества мест размещения и проектной мощности транспортно-логистических систем и терминальных комплексов изображена на рис.5.

Рис. 5. Обобщенная модель рынка транспортно-логистических услуг

Критериальным параметром постановки и реализации комплекса задач является минимизация совокупных транспортно- логистических издержек:

— производство материально-технических ресурсов (компонентов) — снабжение субъектов транспортного бизнеса

— оказание комплексных транспортных услуг в унимодальном (мультимодальном) варианте транспортно-логистической системы

— реализация конечной продукции (товаров).

Основными параметрами модели являются [2, с. 73]:

— территориальные характеристики спроса на транспортно-логистические услуги;

— номенклатура транспортно-логистических услуг;

— регулярность спроса (разовый или стабильный спрос);

— интенсивность внутренних и транзитных грузопотоков;

— форма собственности хозяйствующего субъекта (заказчика);

— характеристика грузов (требования к подвижному составу);

— финансовая устойчивость (платежеспособность) заказчика и пр.

Сформулированная модель позволяет осуществлять проработку вариантов инвестиционной программы при создании региональной транспортно-логистической системы (с учетом ограниченности земельных и инвестиционных ресурсов). Весьма важным является также то, что одной из основных задач моделируемой транспортно-логистической системы является обеспечение развития региональных экономических связей.

Работа с РТЛС, в составе которой используется имитационный программный комплекс, позволяет создавать и корректировать массивы данных, отражающие возможные варианты организации маршрутов транспортных средств, получать информацию, наиболее адекватную к условиям реального времени. Следующим этапом в трансформации такой модели может стать преобразование в более конкретную систему, предметная область которой была бы ориентирована на развитие экономики определенного региона.

1. Клименко В.В, Морозов А. Н., Проценко О. Д. Моделирование логистической инфраструктуры транспортного узла / В. В. Клименко, А. Н. Морозов, О. Д. Проценко// Логистика и управление цепями поставок, 2014, № 1, — с 21–29.

2. Григорак М. Ю. Моделирование развития транспортно-логистической инфраструктуры Украины/ М. Ю. Григорак// с 65–73.

Источник