CC BY
63
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
ШФОРМАЦШНО-КОМУШКАЦШШ ТЕХНОЛОГИ ТА МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ_
УДК 004.942: 656.13(1-21)
В. А. ЛАХНО1*, В. М. СОБЧЕНКО2*
1 Каф. «Оргашзацш комплексного захисту шформацп», Свропейський ушверситет, бульв. академiка Вернадського, 16-В, Кшв, Украша, 03115, тел. +38 (044) 276 52 51, ел. пошта [email protected], ОЯСГО 0000-0001-9695-4543 2*Каф. «1нформацшш системи та математичш дисциплiни», Свропейський ушверситет, бульв. академжа Вернадського, 16-В, Кигв, Украша, 03115, тел. +38 (044) 423 00 78, 03115, ел. пошта йоу^е@1.иа, ОЯСГО 0000-0002-2018-5511
МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗОВАНО1 СИСТЕМИ П1ДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ Р1ШЕНЬ ДИСПЕТЧЕРСЬКОГО УПРАВЛ1ННЯ М1СЬКИМ ПАСАЖИРСЬКИМ АВТОТРАНСПОРТОМ
Мета. Наукова робота спрямована на подальший розвиток математичних моделей та алгоритмiв для ав-томатизованих систем пiдтримки прийняття рiшень диспетчерського управлiння мiським пасажирським автотранспортом. Методика. Системи диспетчерського управлшня мiським пасажирським автотранспортом спрямоваш забезпечити виконання розкладу руху з мшмальними вiдхиленнями вiд запланованого за допо-могою використання вiдповiдних диспетчерських дш. Алгоритм систем орieнтовано на вибiр диспетчерсь-ких дiй, яш компенсують збурюючi впливи. В якосп критерiю оцiнки роботи систем диспетчерського управлшня запропоновано використовувати показник мшмуму часу очiкування пасажирами автобусiв i ма-ршрутних таксi на зупинках. Результати. На основi проведеного аналiзу дослiджень, в межах iснуючоi тео-рii руху потокiв автотранспорту, запропонована модель для системи диспетчерського управлшня мюькими пасажирськими рухомими одиницями з урахуванням впливу найбiльш значущих стохастичних чинникiв на графiк руху автобуав та маршрутних таксi у великих мютах. Отримана система рiвнянь, яка моделюе пара-метри руху на автобусних маршрутах, дозволяе миттево ощнювати вплив збурюючих факторiв на показники якостi обслуговування пасажирiв та, при потреб^ складати оптимальний розклад руху. Наукова новизна. Авторами запропоновано нову модель для систем пвдтримки прийняття ршень диспетчерського управлшня мюьким пасажирським автотранспортом iз урахуванням впливу найбшьш значущих стохастичних чинникiв, зокрема таких, як переповнення пасажирами автобуав та маршрутних така, i'х схiд iз лшп, вiдхилення вiд розкладу, вщхилення вiд швидкiсного режиму на маршрут та iн., на показники якосп обслуговування. Модель дозволяе також оптимiзувати розклад руху. Практична значимiсть. Результати роботи дозволяють удосконалити пiдходи до побудови моделей, яш використовуються в системах диспетчерського управлшня мюькими автобусними маршрутами, а також удосконалити вибiр керуючих впливiв для подiбних систем у великих мютах Украши.
Ключовi слова: автоматизоваш системи; диспетчерське управлшня; математична модель; алгоритм управлiння; мюький пасажирський автотранспорт
Вступ
Мюький пасажирський автотранспортний комплекс — це сукупшсть автобушв та маршрутних такс1, яю належать комунальним та прива-
тним тдприемствам, управляючого ними персоналу та вс1е! шфраструктури, яка визначае ефективнють його функцюнування.
Сучасш комп'ютерш системи диспетчерського управлшня мюьким пасажирським авто© В. А. Лахно, В. М. Собченко, 2016
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
ШФOPMAЩИНO-КOMУШКAЩИШ TЕХНOЛOПÏ TA MATЕMATИЧНЕ MOДЕЛЮBAННЯ
транспортом (СДУМАТ) базуються на викори-станш наукомiстких шформацшно-комуш-кацiйних технологiй, затребуваних необхщшс-тю пiдвищення ефективностi управлшня доро-жнiм рухом, зокрема у великих мютах (рис. 1).
Вимога щодо оперативностi дiй транспортних служб суперечить тенденцп безперервного зростання парку iндивiдуального та мунщипа-льного громадського транспорту.
Постановка проблеми. Основне завдання системи диспетчерського управлiння мюьким пасажирським автотранспортом - задоволення потреби пасажирiв у по!здках. Одним зi спосо-бiв його вирiшення е чiтке дотримання розкла-ду, а також шдключення у разi необхщносп ре-зервних транспортних засобiв. Критерiем якостi задоволення потреб в по!здках е мiнiмiзацiя часу очшування пасажирами транспорту [3, 7, 8]. Вс порушення руху транспорту - вщхилення вiд розкладу, переповнення, яю виникають вна-слiдок нерiвномiрноl швидкосп руху окремих рухомих одиниць (РО) та флуктуацш пасажи-ропотоку, призводять до збiльшення часу оч> кування. Тому i ефективнiсть управляючих дш доречно оцiнювати за тим же критерiем.
Рис. 1. Схема системи диспетчерського управлшня мюьким пасажирським автотранспортом (СДУМАТ)
Fig. 1. The scheme of the system for dispatching management of the city passenger traffic (SDMCPT)
Огляд та анал1з попередшх досл1джень. В [1, 3] зазначено, що включення СДУМАТ в систему управлшня пасажирськими переве-зеннями вимагае вщ розробника: по-перше, на-
повнити 11 програмами, пов язаними з техноло-гiею управлiння, узгодити и динамiчнi характеристики з динамшою роботи реального об'екта, по-друге, узгодити фiзичну форму сигналiв, як надходять вiд об'екта до ЕОМ та видаваних з ЕОМ на об'ект.
Якщо алгоритм управлiння носить жорсткий характер, досить простий та повнютю вщомий замовнику та розробнику, то достатньо легко запрограмувати роботу ЕОМ, заклавши в 11 пам'ять, наприклад, автономну таблицю з врахуванням кодування входiв та виходiв, пов'язаних з об'ектом управлiння [9, 12]. Кодування внутршшх станiв при цьому може бути довшьним [10, 11, 12].
Якщо ж алгоритм управлшня не носить жо-рсткого характеру, якщо в процес прийняття ршень про видачу сигналiв на об'ект управлшня виршуються рiзноманiтнi оптимiзацiйнi за-дачi, якщо, нарешп, на першому етапi експе-риментально! перевiрки системи управлiння здiйснюеться накопичення ново! шформаци про об'ект, рашше невщомо! замовнику чи роз-робнику, то застосування ЕОМ стае виправда-ним [1, 2, 6, 13, 14].
Мета
Мета роботи - вдосконалення математичних моделей та алгоршмв для автоматизованих систем тдтримки прийняття ршень диспетчерського управлiння мюьким пасажирським автотранспортом.
Методика
Мета СДУМАТ - забезпечити виконання розкладу руху з мшмальними вщхиленнями вiд запланованого за допомогою використання вiдповiдних диспетчерських дш (ДД). Тому ал-горитми СДУМАТ орiентованi на вибiр диспетчерських дш, якi компенсують збурюючi фак-тори (ЗФ). Вони мають математичний характер та легко моделюються.
Модель функцiонування маршруту для СДУМАТ, що розробляеться, описуеться системою рiвнянь: маршруту та процес
Наука та прогрес транспорту. Вкник Днiпропетровського нацiонального унiверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
ШФОРМАЦ1ИНО-КОМУШКАЦ1ИШ ТЕХНОЛОГИ ТА МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ
£ =
нчр( к).
&
= 0; = 0;
=- п р1 ^);
п
= ;
г/ = А - &-1 - );
Р =
I
|р1 ((№
4
п
1
'¡-1
= Р + 1
= тт {а , А + л !- гг };
= тах {0, Л/ - г/ };
V/ = у(В);
Т 1+1 = V / V/;
Н+1 = г/
тч _ л
1
= и - и
¡ = 1, т; 1 = 1, п,
(1)
де т - кiлькiсть РО; п - кшьюсть ПЗ; V - вщ-стань мiж 1 -м та 1 +1 -м ПЗ; ^мчр( к) - час початку к -го рейсу; А - мютюсть i 4 РО; v(U) -випадкова величина, яка характеризуеться законом розподшу швидкостi руху при данш ознацi управлiння; тз (и) - випадкова величина, яка визначае час затримки як функщю вщ ознаки управлшня; п - випадкова величина, яка характеризуе штенсившсть посадки та ви-садки для i -1 РО; V/ - випадкова величина, яка характеризуе кшьюсть пасажирiв, що виходять
з i РО на 1 -му ПЗ; р1 (^) - випадкова величина, яка характеризуе щшьшсть пасажиропо-току на 1 -му ПЗ; t ] - час прибуття РО на 1 -й ПЗ; & - наповнення i 4 РО тсля обслуговування 1 -го ПЗ; Т1+1 - час, затрачений на рух по
перегону маршруту мiж 1 -м та 1 +1 -м ПЗ; тН - час, який витрачаеться на посадку та висадку пасажирiв на 1 -му ПЗ i -й РО; т'1 - час руху мiж ¡- 1-ю та i -ю РО пiсля проходження 1 -го ПЗ; р1, - кшьюсть пасажирiв, що зайшли та вийшли вщповщно; v(U) - випадкова величина, що характеризуеться законом розподшу швидкост руху при данш ознащ управлшня;
р - кiлькiсть пасажирiв, що прийшли до 1 -го ПЗ за час мiж прибуттям i 4 та (¡-1 РО; г1 -резерв мюць в i -й РО на 1 -му ПЗ; g1i - кшь-кiсть необслужених пасажирiв i -ю РО 1 -м ПЗ; Л/ - потреба в перевезенш з 1 -го ПЗ в момент прибуття i 4 РО.
Вихвдними даними для моделювання е ве-личини т ; п; I1; ^чр(к); А ; v(U); т, (и); ц; р1 (t). Iншi величини обчислюються рекурсивно в процес функцюнування модель
Випадковi величини п та р1 ^) визнача-ються в результатi виконання дослщження па-сажиропотокiв.
Характеристики густоти пасажиропотоку формуються на основi добових об'емiв переве-зень на маршрут А1 та вiдомих загальних за-кономiрностей розподiлу перевезень по годинах доби, заданим у виглядi вагових оцiнок
, таких, що = 1, ¡ = 1,Т , п = 1,N , де
г
N - кiлькiсть можливих варiантiв розподiлу перевезень.
Отже, р1 ^) будемо обчислювати за форму-
А1
лою р1 ^) =
N
де момент моделювання t
належить одному з часових вiдрiзкiв i.
Моделювання системи збору шформаци по-лягае в присвоеннi деяким ПЗ ознак контрольного пункту (КП). При переходi моделi в стан, в якому i -а РО знаходиться на КП, обчислю-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
ШФОРМАЦШНО-КОМУШКАЩИШ ТЕХНОЛОГИ ТА МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ
ються величини: ^р7 - час прибуття на КП; К7 = 25 - 30 % - коефщент наповнення РО (тут [.] - «цша частина»), який е аналогом шформацп, що отримують за допомогою СДУМАТ при да-ному КТС, який разом з номерами РО та ПЗ по-ступають на вхщ моделi СДУМАТ.
Блочна структура моделi дозволяе використо-вувати рiзнi алгоритми та виконувати !х порiвня-льний аналiз. Вибiр оптимальних алгоритмiв управлшня рухом е найважливiшим завданням побудови СДУМАТ.
Видною iнформацiею для моделi СДУМАТ служать плановий розклад руху, а також шфор-мацiя, що поступае з моделi маршруту: момент проходу рухомо! одиницi КП, коефiцiенти наповнення РО, повщомлення про сходи РО з тип.
Основним критерiем якостi задоволення потреби в по!здках приймаемо час очiкування паса-жирами транспорту. Структура моделi дозволяе безпосередньо оцiнювати цю величину. Заува-жимо, що в реальних умовах можлива тiльки приблизна оцiнка часу оч^вання пасажирами транспорту.
Будемо вважати потш пасажирiв на зупинцi пуассонiвським з параметром р.
Тодi за час т на зупинку в середньому приходять рт пасажирiв. Час очшування пасажирiв автобуса (РО) в середньому рiвний половинi iнтервалу очшування. Тодi сумарнi затрати часу для вшх пасажирiв на очiкування транспорту, як зiбрались за час т ,
2 = ртт/2 = рт2/2 .
Час т збору пасажирiв приймаеться рiвним iитервалу часу мiж прибуттям на зупинку двох сусщшх РО. Якщо пасажир не був обслуженим РО, що шдшшла, то час очiкування ним приходу наступно! рiвний вже не половит, а Сервалу мiж РО. Тому сумарш затрати часу на 1 -му ПЗ за iнтервал т/_1 7 мiж прибуттям 7 -1 -! та 7 -1 РО
На основ! виразу (2) можна визначити за-
7] _ р] i-1,i + „1 _ 1
"г 6i—1 S—1,i •
zi = P1
(2)
Середш витрати часу оч1кування S- обчис-люються за формулою
S] = Zi1 / р] . (3)
трати для кожно! РО за рейс Zi = ^ Zt
] i '
] =1
Б7 = ^ Б- вщповщно та для кожного ПЗ за ш-
1=1
тервал часу мiж приходами п рухомих оди-
К+п К+п
ниць: т = ^+п _ К; 2^ = Х 2- ; Б1 = £ Б> .
7=К 7 =К
Величини 2/ можуть обчислюватись для вшх 7, 1 в процес функцiонування моделi за формулою (2).
Розглянемо вплив збурюючих факторiв на величину параметрiв 2 та Б .
В1дхилення РО в1д розкладу. Допустимо, що на достатньо короткому часовому iнтервалi
щшьшсть пасажиропотоку постшна, р1 (^) = р1. Тодi
р! = р] т]
i —1, i
та
n n
р =1 p] =Zp ] hj
]=1 ]=1
(4)
де Pi - сумарний пасажиропотш, який приходиться на i -у РО за рейс.
СДУМАТ може формувати таю управляюч! дп: «зменшення часу рейсу», «розсунення ш-тервалу», «перехвд на р1вном1рний штервал», «перехвд з маршруту на маршрут» та «введення резервно! РО».
Зокрема, зниження hJ р сумарного часу оч>
кування пасажир1в за рахунок введення резерву при сход! РО з лшп визначиться у вигляд!
Jр = ] Т ] t К] —
]=1
1 т 1 с ру р 1 т 1 а р ,
1=1 1=1
де X1 - штенсивнють пасажиропотоку на 1 -му часовому вiдрiзку; т 1 ) - частина у -го часового вiдрiзка, яка перекриваеться часом сходу РО; tcj - середнш час очшування пасажирiв на
1 -му часовому в^^зка при сходi РО на ньому;
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
ШФОРМАЦШНО-КОМУШКАЩИШ ТЕХНОЛОГИ ТА МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ
ту (¿с) - частина у -го часового вiдрiзка, яка пе-рекриваеться часом сходу РО; ¿ру - середнiй
час очшування пасажирiв при введеннi резервно! РО на у -му часовому вiдрiзку; ту (¿р) - час-
тина у -го часового вiдрiзка, яка знаходиться мiж моментами сходу РО з лши та введенш резервно! РО.
Перехщ РО з одного маршруту на шший можна ототожнювати з вводом резервно! РО на перший маршрут. Тому зниження А/п сумар-ного часу очiкування пасажирiв на першому маршрутi за рахунок переходу РО з маршруту на маршрут визначиться по аналоги з А/р .
Перевщ РО з маршруту на маршрут буде виправданим тшьки в тому випадку, коли зниження часу очшування пасажирiв на новому маршрут буде бшьше збшьшення часу очшу-вання пасажирiв на попередньому маршрут (в розглянутому випадку при А/п >А/,). Зага-льне зниження А1 часу очшування пасажирiв
А/ = А/„ -А/, = ;т;(гп)(С -¿п])-
у=1
5 5
2уту К 2ут/2у ,
1=1 1=1
де т у (¿п) - частина у -го часового в^^зка, на якому працюе «переведена» РО; ¿у - середнiй час очшування пасажирiв на у -му часовому вiдрiзку при сходi на ньому РО; ¿у - середнш час очшування пасажирiв на у -му часовому вiдрiзку при роботi «переведено!» на ньому РО; ту (¿н) - частина у -го часового в^^зка, яка пе-
рекриваеться часом переводу РО (часом тп);
¿ну - середнш час очшування пасажирiв на у -
му часовому вiдрiзку при переведенш РО на другий маршрут; ту - тривалють у -го вiдрiзка
часу; ¿2у - середнш час очшування пасажирiв на у -му часовому вiдрiзку без переводу РО на другий маршрут.
При формуванш управляючо! дi! «перевiд РО з маршруту на маршрут» у випадку сходу РО з лши необхщно визначити таку пару мар-
шрутв, для яко! забезпечуеться максимум зага-льного зниження часу очшування пасажирiв -max AJ. B^ip найбiльш ефективно! управляючо! дн при сходi РО з лши може бути здшсне-ний при визначенш максимального зниження AJc сумарного часу очiкування пасажиpiв:
AJc = max(AJр, AJU, AJ0, max AJ),
5
Де AJU 1Т1 (TU )(tcj - tUj ) - сумарний час
1=1
очшування пасажиpiв за рахунок розсу-нення iнтеpвалу при сходi РО з лши;
5
AJ0 = 1 т 1 (То)(tci -tj) - сумарний час очку-
1=1
вання пасажиpiв за рахунок переходу на piвно-мipний або оперативний iнтеpвал руху РО; т 1 (то) - частина 1 -го часового вiдpiзка, на якому штервал руху РО здшснюеться з оператив-ним штервалом то ; т 1 (ти) - частина 1 -го часового вiдpiзка, на якому штервал руху РО зб> льшений на вiдpiзок ти; t01- - сеpеднiй час оч>
кування пасажиpiв на 1 -му часовому вiдpiзку при pусi РО на ньому з оперативним штервалом т0 ; tU1 - середнш час очшування пасажиpiв
на 1 -му часовому вiдpiзку при збшьшенш ш-тервалу руху РО на ньому на величину TU .
Таким чином, при кожному сходi РО з лши доцшьно формувати таку управляючу дiю, яка забезпечуе максимальне зниження часу очшу-вання пасажиpiв (поpiвняно з випадком вщсут-ностi управляючих дiй).
Якщо на цей маршрут перевести РО, то AJy
зменшиться на AJn, на величину зниження сумарного часу очшування пасажиpiв за рахунок переводу РО з маршруту на маршрут. Якщо ввести резервну РО, то величина AJy зменшиться на AJ , на величину зниження сумарного часу очшування пасажиpiв за рахунок вве-дення резервно! РО.
B^ip типу управляючо! дi! при позаплано-вому збiльшеннi пасажиропотоку на маршрут може бути здшснений при визначенш максимального зменшення величини AJ„:
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
ШФОРМАЦШНО-КОМУШКАЩИШ ТЕХНОЛОГИ ТА МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ
Jy = max{(A/y - /),(/ - /)} ,
5
де h/y =^АХjтj(tn)tyj ; ty] - середнш час оч>
j=i
кування пасажира на j -му часовому в^^зку при збiльшеннi на ньому пасажиропотоку.
Таким чином, встановлено, що всi збурюючi фактори попршують показники якостi обслуго-вування пасажирiв. На описанiй моделi - це явище можна пiддати кiлькiсний оцшщ. Моде-люючи ЗФ та обчислюючи величини Z та S до порушення руху та пiсля прийняття диспетчер-сько! дп, можна визначити швидюсть реакцп системи на ЗФ та ДД; ефектившсть ДД, а в кш-цевому результатi - безпосереднш економiчний ефект вiд впровадження СДУМАТ.
Результати
Запропонована в статп модель реалiзована в MathCAD. Приклад розрахунку випадкових величин, якi були використаш в описанiй вище стохастичнш математичнiй моделi, наведений на рис. 2. Зокрема, моделюються параметри Р/ , qj - кiлькiсть пасажирiв що зайшли та ви-йшли вiдповiдно, залежно вiд змiни графша руху РО.
На рис. 3 наведет результати моделювання.
> 1 . гте Q] ,i -o
:-1..п Ч..1 0
ri.|Oi.n
' qhj A - (a, j-i - т.,)
'■■J Al
Pi dl
рй.| 1 Г"Ч -Vi 1
Ö>J PP|.J + вы, J
Oi, j mirti^.Aj + d , i
Hi j » rnaxiO.d.j - ^
Р| j - BiJ
"».I m (P|,J*4I,|'
+ a,.
4IJ.1 i±
. '.j.i v< .и
■ rnd(l)
■ md[l) :- md[lj
1
i 0
2 3
3 4
4 9
5 9
6 3
7 6
в 2
9 3
10 15
1
а 12
2 6
3 7
4 Э
5 0
6 14
7 в
3 в
9 4
10 0
Ктьюсть пасажир1в на маршрут!
The number of passengers on the route
У
flHi
Days
Рис. 2. Модель СДУМАТ в Mathcad Fig. 2. Model of SDMCPT in Mathcad
0 5 10 15 x
y--використання моделi СДУМАТ;
y1.......- без використання моделi
Рис. 3. Результати моделювання СДУМАТ в Mathcad
Fig. 3. The simulation results of SDMCPT in Mathcad
Впровадження одержаних результат до-слiджень дало можливють значно пiдвищити якiсть транспортного обслуговування, зокрема на автобусних маршрутах № 203 та № 510 м. Киева.
Економiчний ефект склав 3 730 та 4 500 грн на мюяць, продуктившсть маршрута зросла на 7,1 та 8,3 %, вщповщно.
Модель пасажиропотоку з використанням пакету Mathcad дозволила зробити висновки:
— запропонована математична модель е пра-цездатною та дозволяе адекватно описувати процес руху рухомо! одинищ по маршруту;
— використання пакету Mathcad в реальнш практищ експлуатацп СДУМАТ не е можли-вим, оскiльки його застосування передбачае пе-вну квалiфiкацiю користувача, отже подальша робота плануеться в напрямку розробки вщпо-вiдного програмного продукту.
Наукова новизна та практична значимкть
Наукова новизна результата, наведених в статп, полягае в тому, що вперше розроблено модель для системи шдтримки прийняття р> шень диспетчерського управлiння мiським па-сажирським автотранспортом з урахуванням впливу найбшьш значущих стохастичних чин-никiв. Отримано систему рiвнянь, яка моделюе функцюнування маршруту.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету з&тзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
ШФОРМАЦШНО-КОМУШКАЩИШ ТЕХНОЛОГИ ТА МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ
Практична значимють отриманих результата полягае в тому, що розроблено додаток в середовищi MathCad для моделювання СДУМАТ. Додаток реалiзуе запропоновану модель, на основi яко! виршене практичне за-вдання вибору керуючих впливiв для мiських автобусних маршрута.
Перспективи подальших дослiджень поля-гають реалiзацi! запропоновано! моделi на ал-горитмiчних мовах високого рiвня для перспек-тивних СДУМАТ великих мют Укра!ни, що дозволить диспетчеру миттево оцiнювати вплив збурюючих впливiв (вiдхилення рухомо! оди-ницi вщ розкладу, схiд з лiнi!, попршення умов руху, переповнення на маршрут) на розклад руху автобусiв та маршрутних таксi.
Висновки
1. Виконано анатз сучасних моделей для систем диспетчерського управлшня мiським пасажирським автотранспортом. Показано, що детермiнованi модел^ якi використовуються в системах управлшня на автотранспорт, часто виявляються неадекватними реальним проце-сам перевезення пасажирiв автобусами та мар-шрутними такш, особливо у великих мютах.
2. Запропоновано модель для систем диспетчерського управлшня мюьким пасажирським автотранспортом з врахуванням впливу най-бiльш значимих факторiв. Отримано систему рiвнянь, яка моделюе параметру руху на автобусних маршрутах та дозволяе миттево оцшю-вати вплив збурюючих впливiв на показники якост обслуговування пасажирiв та скласти оптимальний розклад руху транспорту.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Автоматизированные системы управления на автомобильном транспорте : учебник для проф. образования / А. Б. Николаев, С. В. Алексахин, И. А. Кузнецов, В. Ю. Строганов ; под. ред. А. Б. Николаева. - Москва : Академия, 2013. -288 с.
2. Дубова, С. В. Особенности развития пассажирского транспорта в Киеве / С. В. Дубова // М1стобудування та територ. планування : на-ук.-техн. зб. / Ки!в. нац. ун-т буд-ва та архгг. -Ки!в, 2003. - Вип. 15. - С. 68-72.
3. Информационные технологии на автомобильном транспорте : учеб. пособие / В. М. Власов, А. Б. Николаев, А. В. Постолит, В. М. При-
ходько ; под. ред. В. М. Приходько. - Москва : Наука, 2006. - 282 с.
4. Лахно, В. А. Использование объектно-ориентированных языков программирования для проектирования АСУ пассажирскими перевозками / В. А. Лахно, А. И. Пилипенко // Искусств. интеллект. - 2006. - № 4. - С. 201-210.
5. Лахно, В. А. Повышение эффективности систем управления автомобильным пассажирским транспортом методами стохастического моделирования : монография / В. А. Лахно,
A. И. Пилипенко. - Луганск : Элтон-2, 2007. -177 с.
6. Методика имитационного моделирования работы городского транспорта / В. Н. Галушко,
B. Д. Левчук, И. В. Максимей [и др.] // Электрон. моделирование. - 2006. - № 2. - С. 79-95.
7. Постолит, А. В. Информационное обеспечение автотранспортных систем : учеб. пособие / А. В. Постолит, В. М. Власов, Д. Б. Ефименко. - Москва : МАДИ, 2004. - 241 с.
8. Телематика на автомобильном транспорте : учеб. пособие / В. М. Власов, С. В. Жанказиев,
A. Б. Николаев, В. М. Приходько ; под. ред.
B. М. Приходько. - Москва : МАДИ, 2003. -173 с.
9. Continuing Evolution of Travel Time Data Information Collection and Processing / Ph. Tarnoff, D. Bullock, S. Young [et al.] // Transportation Research Board Annual Meeting. TRB. - 2009. -Vol. 1, № 2. - P. 23-45.
10. Dynamic Traffic Light Sequence Algorithm Using RFID / A. S. Khalid, Al-Khateeb, A. Y. Jaiz [et al.] // J. of Computer Science. - 2008. - № 4 (7). -Р. 517-524. doi : 10.3844/jcssp.2008.517.524.
11. Horowitz, R. Control design of an automated highway system / R. Horowitz, P. Varaiya // Proc. of the IEEE. - 2000. - Vol. 88. - Iss. 7. - P. 913925. doi: 10.1109/5.871301.
12. Tyagi, V. Vehicular Traffic Density State Estimation Based on Cumulative Road Acoustics / V. Tyagi, S. Kalyanaraman, R. Krishnapuram // IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. - 2012. - Vol. 13. - Iss. 3. - P. 11561166. doi: 10.1109/TITS.2012.2190509.
13. Transport Logistics. Shared solution to common challenges [Електронний ресурс]. - Paris : Organization for economic cooperation and development, 2002. - Режим доступу: http://www.internationaltransporfrum. org/pub/pdf/ 02LogisticsE.pdf. - Назва з екрана. - Перев1ре-но : 14.03.2016.
14. Williams, J. C. Urban Traffic Network Flow Models / J. C. Williams, H. S. Mahmassani, R. Herman // Transportation Research Record. Transportation Research Board. - 1987. - № 1 (8). - Р. 256-269.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
ШФОРМАЦ1ЙНО-КОМУШКАЩЙШ ТЕХНОЛОГИ ТА МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ
В. А. ЛАХНО1*, В. М. СОБЧЕНКО2*
1 Каф. «Организация комплексной защиты информации», Европейский университет, бульв. академика Вернадского, 16-В, Киев, Украина, 03115, тел. +38 (044) 276 52 51, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0001-9695-4543 2*Каф. «Информационные системы и математические дисциплины», Европейский университет, бульв. академика Вернадского, 16-В, Киев, Украина, 03115, тел. +38 (044) 423 00 78, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-2018-5511
МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГОРОДСКИМ ПАССАЖИРСКИМ АВТОТРАНСПОРТОМ
Цель. Научная работа посвящена дальнейшему развитию математических моделей и алгоритмов для автоматизированных систем поддержки принятия решений диспетчерского управления городским пассажирским автотранспортом. Методика. Системы диспетчерского управления городским пассажирским автотранспортом предназначены обеспечить выполнение расписания движения с минимальными отклонениями от запланированного с помощью использования соответствующих диспетчерских воздействий. Алгоритм систем ориентирован на выбор диспетчерских воздействий, которые компенсируют возмущающие воздействия. В качестве критерия оценки работы систем диспетчерского управления предложено использовать показатель минимума времени ожидания пассажирами автобусов и маршрутных такси на остановках. Результаты. На основе проведенного анализа предшествующих исследований, в рамках существующей теории движения потоков автотранспорта, предложена модель для системы диспетчерского управления городскими пассажирскими подвижными единицами с учетом влияния наиболее значимых стохастических факторов на график движения автобусов и маршрутных такси в больших городах. Получена система уравнений, которая моделирует параметры движения подвижных единиц на автобусных маршрутах, позволяет мгновенно оценивать влияние возмущающих воздействий на показатели качества обслуживания пассажиров и, при необходимости, составлять оптимальное расписание движения. Научная новизна. Авторами предложена новая модель для систем поддержки принятия решений диспетчерского управления городским пассажирским автотранспортом с учетом влияния наиболее значимых стохастических факторов, в частности таких, как переполнение пассажирами автобусов и маршрутных такси, их сход с линии, отклонение от расписания и скоростного режима на маршруте и т.д., на показатели качества обслуживания. Модель позволяет также оптимизировать расписание движения. Практическая значимость. Результаты работы позволяют усовершенствовать подходы к построению моделей, используемых в системах диспетчерского управления городскими автобусными маршрутами, а также усовершенствовать выбор управляющих воздействий для подобных систем в больших городах Украины.
Ключевые слова: автоматизированные системы; диспетчерское управление; математическая модель; алгоритм управления; городской пассажирский автотранспорт
V. A. LAKHNO1*, V. M. SOBCHENKO2*
1 Dep. «Complex Information Security Organization», European University, Academician Vernadskiy Blvd., 16-V, Kyiv, Ukraine, 03115, tel. +38 (044) 276 52 51, e-mail [email protected], ORCID 0000-0001-9695-4543
2*Dep. «Information Systems and Mathematical Disciplines», European University, Academician Vernadskiy Blvd., 16-V, Kyiv, Ukraine, 03115, tel. +38 (044) 423 00 78, e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-2018-5511
THE AUTOMATIC SYSTEM'S MODEL OF DECISION-MAKING SUPPORT FOR DISPATCHING CONTROL OF THE CITY PASSENGER TRAFFIC
Purpose. This scientific work considers the further development of mathematical models and algorithms for automatic decision support for dispatching management of the city passenger traffic. Methodology. Systems of dispatching management for the city passenger transport are to provide the carrying out of the routes according schedules with minimal deviations from the planned ones through the using of appropriate control actions. The systems' algorithm focuses on the selection of control actions that compensate the disturbances. It is proposed to use the in-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2016, № 2 (62)
ШФОРМАЩЙНО-КОМУН1КАЩЙШ ТЕХНОЛОГИ ТА МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ
dex of the waiting time minimum for passengers of buses and taxis at stops as a criterion for evaluating of dispatching control systems work. Findings. Based on the conducted analysis of the research within the existing theory of traffic flow of vehicles, it was proposed the model for the system of dispatching management for urban passenger moving units considering the effect of the most important stochastic factors on the schedule of buses and taxis movement in large cities. The obtained system of equations that models the parameter of movement on the bus routes allows you to assess quickly the influence of disturbing effects on the service quality indicators of passengers and, if necessary, to draw up the optimal schedule. Originality. The authors propose a new model for decision support of dispatching management for the city passenger transport. They take into account the effect of the most important stochastic factors, such as the overflowing buses and taxis, their descent from the lines, delays, deviations from the speed limit on the route, etc., on indicators of service quality, as well as optimizing the schedule. Practical value. The results allow to improve approaches to building models using in the systems of dispatching management of urban bus routes, as well as to improve the selection of control actions for similar systems in large cities of Ukraine.
Keywords: automatic systems; dispatching control; model; control algorithm; public passenger vehicles
REFERENCES
1. Nikolayev A.B., Aleksakhin S.V., Kuznetsov I.A., Stroganov V.Yu. Avtomatizirovannye sistemy upravleniya na avtomobilnom transporte [Automated control systems on the motor transport]. Moscow, Akademiya Publ., 2013. 288 p.
2. Dubova S.V. Osobennosti razvitiya passazhirskogo transporta v Kiyeve [Features of development of passenger transport in Kiyev]. Mistobuduvannia ta terytorialne planuvannia [Town planning and territorial planning], 2003, no. 15, pp. 68-62.
3. Vlasov V.M., Nikolayev A.B., Postolit A.V., Prikhodko V.M. Informatsionnye tekhnologii na avtomobilnom transporte [Information technologies on automobile transport]. Moscow, Nauka Publ., 2006. 282 p.
4. Lakhno V.A., Pilipenko A.I. Ispolzovaniye obektno-oriyentirovannykh yazykov programmirovaniya dlya proyektirovaniya ASU passazhirskimi perevozkami [Use of object-oriented programming languages for design of ACS passenger traffic]. Iskusstvennyy intellect - Artificial Intelligence, 2006, no. 4, pp. 201-210.
5. Lakhno V.A., Pilipenko A.I. Povysheniye effektivnosti sistem upravleniya avtomobilnym passazhirskim transportom metodami stokhasticheskogo modelirovaniya [Increase of efficiency of control systems of passenger motor vehicles of methods of stochastic modeling]. Luhansk, Elton-2 Publ., 2007. 177 p.
6. Galushko V.N., Levchuk V.D., Maksimey I.V., Mogila V.S., Chechet P.L. Metodika imitatsionnogo modelirovaniya raboty gorodskogo transporta [Imitating modeling technique of the city transport work]. Elek-tronnnoye modelirovaniye - Electronic Modeling, 2006, no. 2, pp. 79-95.
7. Postolit A.V., Vlasov V.M., Yefimenko D.B. Informatsionnoye obespecheniye avtotransportnykh sistem [Information support of motor transportation systems]. Moscow, MADI Publ., 2004. 241 p.
8. Vlasov V.M., Zhankaziyev S.V., Nikolayev A.B., Prikhodko V.M. Telematika na avtomobilnom transporte [Automatic locomotive signaling and automatic control]. Moscow, MADI Publ., 2003. 173 p.
9. Tarnoff Ph., Bullock D., Young S., Wasson J., Ganig N., Sturdevant J. Continuing Evolution of Travel Time Data Information Collection and Processing. Transportation Research Board Annual Meeting, 2009, vol. 1, no. 1, pp. 23-45.
10. A. S. Khalid, Al-Khateeb, A. Y. Jaiz, W. F. Johari, Al-Khateeb. Dynamic Traffic Light Sequence, Science Publications. Journal of Computer Science, 2008, no. 4 (7), pp. 517-524.
11. Horowitz R., Varaiya P. Control design of an automated highway system. In Proceedings of the IEEE, 2000, vol. 88, pp. 913-925.
12. Tyagi V., Kalyanaraman S., Krishnapuram R. Vehicular Traffic Density State Estimation Based on Cumulative Road Acoustics. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2012, vol. 6, pp. 456-468.
13. Transport Logistics. Shared solution to common challenges Electronic data. Available at: http://www.internationaltransportforum.org/pub/pdf/02LogisticsE.pdf / (2002) (Accessed 27 March 2016).
14. Williams J.C., Mahmassani H.S., Herman R. Urban Traffic Network Flow Models. Transportation Research Record. Transportation Research Board, 1987, no. 1 (8), pp. 256-269.
Стаття рекомендована до публтацп д.т.н., проф. О. Г. Корченком (Украта); д.т.н., проф. В. I. Шинкаренком (Украина)
Надшшла до редколегп: 29.01.2016
Прийнята до друку: 31.03. 2016
