CC BY
12
© O.E. Фомичева, K.B. Барзиков, 2013
УДК 004.942, 519.876.5
О.Е. Фомичева, K.B. Барзиков
АГЕНТ И МОДЕЛЬ ЕГО ПОВЕДЕНИЯ В МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СРЕДЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПАССАЖИРОПОТОКОВ
Описана поведенческая модель агента, имитирующего движение отдельно взятого пассажира в транспортной системе. Моделирование пассажиропотоков осуществляется с использованием специализированного клеточного автомата, позволяющего наглядно представить движение пассажиров в транспортных системах. Данная модель была разработана и использована в рамках диссертационного проектирования.
Ключевые слова: пассажиропоток, мультиагентное моделирование, клеточный автомат, поведенческая модель, транспортная система.
При рассмотрении вопросов безопасности и целесообразности внесения изменений в транспортные системы в условиях современного крупного города возникает, в числе прочих, задача изучения движения групп людей с учетом препятствий этому движению. Очевидно, такое изучение целесообразно проводить путем построения и исследования моделей таких процессов.
Математическое моделирование движения пассажиропотоков представляет собой проблему, родственную определенному классу задач газодинамики. Для решения некоторых задач газодинамики оказалось возможным применить модели класса клеточных автоматов. Поэтому определенный научный интерес представляет возможность построения моделей движения групп людей, перемещающихся целенаправленно при наличии препятствий их движению, на основе клеточных автоматов. В [3] было показано, что дифференциальные уравнения в частных производных, возникающие при построении моделей такого движения, являются существенно нелинейными и не могут быть эффективно решены традиционными методами, например, при помощи разностных схем. В связи с этим в [1, 2, 3, 4] предлагались модели на основе клеточного автомата, позволявшая описать некоторые характерные ситуации, возникающие при таком движении. В данной статье приведено описание агента мультиагентной системы, построенной на клеточных автоматах, имитирующего движение отдельно взятого пассажира и разработанного авторами в рамках диссертационного проектирования.
Отдельно взятый агент в системе моделирования имитирует поведение отдельно взятого пассажира или какого-либо сходного по своим свойствам объекта в моделируемой системе. Множество агентов, находящихся в виртуальном пространстве моделирования имитирует направленное движение потоков моделируемых объектов и представлено в виде клеточного автомата.
Имеются матрицы А и Р произвольного размера, описывающие клеточный автомат. Каждый отдельно взятый агент движется от источника агентов в клеточном поле, образованном матрицей А под влиянием скалярного поля, сформированного в матрице Р, стремясь к его минимуму, соответствующему достижению агентом заранее определенной для него цели. По достижении цели агент ликвидируется или переходит в другую область модельного пространства (пересадка на другую станцию, посадка в поезд и т.д.). На каждой итерации каждый агент отслеживает состояние окружающих его элементов в соответствии с окрестностью Мура или фон Неймана, а затем перемещается в ту клетку из окрестности, которой соответствует минимальное значение приводного поля и которая не занята другим агентом.
Представим, что если в пространстве моделирования находится агент с координатами (х; у) , тогда элемент матрицы Аху = 1, в противном случае Аху = 0. Множество всех окружающих агент элементов, согласно окрестности Мура, представимо в
виде дА = А] е N1 (х,у); др = Р ] е Ы1М(х,у) . Тогда на каждой
итерации для каждого агента если для некоторого элемента, принадлежащего окрестности агента дА выполняется условие Рх' у = шт(др ), Рх' у, Ф 0, Ах',у, = 0 , агент перемещается туда:
АХу = 0, Ах',у ' = 1.
Рис. 1. Клеточное поле с 18 источниками агентов (светлая полоса слева). Агенты генерируются каждую 20-ю итерацию с разбросом плюс-минус 5 итераций. Приемник находится справа и работает без ликвидации достигших его агентов
Рис. 2. Геометрия изменена таким образом, что поток агентов поворачивает за угол
Изложенный выше алгоритм был реализован в виде программной реализации, на рис. 1, 2 представлены клеточные поля при разных параметрах моделирования.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Малинецкий Г.Г., Степанцов М.Е. Применение клеточных автоматов для моделирования движения группы людей, Журнал вычислительной математики и математической физики, 44:11 (2004), 2094-2098
2. Степанцов М.Е. Математическая модель направленного движения группы людей, Матем. моделирование, 16:3 (2004), 43-49
3. Малинецкий Г.Г., Степанцов М.Е. Моделирование динамики движения толпы при помощи клеточных автоматов с окрестностью Марголуса // Известия Высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика, 1997, том 5, №5, С. 75-79.
4. Степанцов М.Е. Моделирование движения группы людей на основе решеточного газа с нелокальными взаимодействиями.
5. Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика, 1999. № 5. С. 44—46
6. Тоффоли Т., Марголус Н. Машины клеточных автоматов. М: Мир, 1991. га
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Фомичева Ольга Евгеньевна - доцент, кандидат технических наук, Барзиков Константин Васильевич - аспирант, кафедра «Автоматизированные системы управления», Московский государственный горный университет, ud@msmu.ru
