CC BY
22
яких обмежень щодо середовища) отримуемо вiдомi результати [4], як стосу-ються коливань квазшншних двовимiрних середовищ.
Лiтература
1. Коул Дж. Методы возмущений в прикладной математике. - М.: Мир, 1972. - 272 с.
2. Найфэ А.Х. Методы возмущений. - М.: Мир, 1976. - 456 с.
3. Боголюбов Н.Н., Митропольский Ю.А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. - М.: Наука, 1974. - 501 с.
4. Митропольский Ю.А., Мосеенков Б.И. Асимптотические решения уравнений в частных производных. - К.: ВШ, 1976. - 592 с.
5. Рабинович М.И. Об асимптотическом методе в теории нелинейных колебаний распределенных систем// ДАН СССР. - 1971. - 191, № 6. - С. 1253-1256.
6. Сеник П.М. Про Ateb-функци// Доп. АН УРСР. - 1968, № 1. - С. 23-26.
7. Сеник П.М. Обернення неповно'1 Beta-функци// Укр. мат. журн. - 1969. - 21, № 3. -С. 325-333.
8. Сеник П.М., Смерека И.П., Сокил Б.И. Асимптотический метод и периодические Ateb-функции в теории существенно нелинейных колебаний// В сб.: Асимптотические и качественные методы в теории дифференциальных уравнений. - К.: Изд-во Ин-та математики АН УССР, 1977. - С. 143-156.
9. Сокил Б.И. Об асимптотическом представлении решения одной нелинейной системы при резонансе// Укр. мат. журн. - 1983. - 35, № 3. - С. 390-392.
10. Смерека И.П. Стационарные колебательные процессы в существенно нелинейных автономных системах, возбуждаемых мгновенными силами// Укр. мат. журн. - 1981. - 53, № 1. - С. 112-115.
11. Сокил Б.И. Об асимптотических разложениях краевой задачи для одного нелинейного уравнения с частными производными// Укр. мат. журн. - 1982. - 34, № 6. - С. 803-805.
12. Сокш БД. Про один споаб побудови одночастотних розв'язюв для нелшшного хвильового р1вняння// Укр. мат. журн. - 1994. - 46, № 6. - С. 782-785.
13. Лщинська Х.1. Застосування Ateb-функци для дослщження нелшшних коливань одновим1рних систем// Вюник Хмельницького НУ. - 2006, № 4. - С. 62-65.
14. Сокш БД., Лщинська ХД Асимптотичний метод i перюдичи Ateb-функци у достджен-т коливних процеав рухомих нелЫйно пружних одновимрних систем// Вюник НУ " Львiвськa по-лггехика": Динамжа, мщнють та проектування машин i прилaдiв. - 2006, № 556. - С. 57-64.
15. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. - М.: Наука. -1977. - 736 с.
16. Сокш Б.1., Лщинська Х.1. Динaмiчнi процеси в сильно нелшшних двовимiрних системах i Ateb-функци у ix дослщженш// Наук. вюник НЛТУ Украши: Зб. наук.-техн. праць. - Львiв: НЛТУУ. - 2007, вип. 17.5. - С. 213-217.
УДК517.39:519.872.6 Доц. Р.В. Зтько, канд. техн. наук;
О.М. Маковейчук1 - НУ "Львiвська полiтехнiка"
ПРИНЦИПИ ФОРМУВАННЯ 1НТЕЛЕКТУАЛЬНО1 ТРАНСПОРТНО1 СИСТЕМИ
Запропоновано принципи формування штелектуально'1' транспортно'1' системи для великих мют. Зокрема, наведено приклад для мюта Львова.
Assoc.prof. R.V. Zinko; O.M. Makoveychuk1 -NU "L'vivs'kaPolitekhnika" Principle of creating of Intelligent Transportation Systems
There is the Principle of creating of Intelligent Transportation Systems for a big city. Also the example for the Lviv city is represented.
1 проввдний шженер-програм1ст - ТзОВ "Б1Т" (leading eng. - "BIT" Ltd.)
Забруднення повгтряного басейну е ключовим чинником, що негативно впливае на стан природного середовища мюта. За даними Всесвгтньо! оргашзаци охорони (ВОЗ), здоров'я вiд 40 до 50 % захворювань людини у наш час пов'язане зi змiною навколишнього середовища i, передуЫм, iз забруд-ненням атмосфери [1].
Автомобшь е низьким джерелом, тобто викиди забруднюючих речовин проводяться на рiвнi дихання людини, що сприяе швидкому проникненню !х до оргашв дихання i посилюе, тим самим, !х шкiдливу дiю на оргашзм людини. З метою поетапного зниження негативно! ди автотранспорту на довкiлля в мiстi варто запропонувати таю основш напрями: розвиток транспортно! ш-фраструктури i вдосконалення оргашзаци руху; розвиток громадського транспорту; тдготовка i поетапне впровадження заходiв з реалiзацil в Львiвському регюш екологiчно прийнятних видiв моторного палива; вдосконалення систе-ми експлуатаци i екологiчного контролю автотранспортних засобiв, в тому чи^ i постiйний мошторинг викидiв шкiдливих речовин у цен^ мiста.
Найперспективнiшим на цей час можна вважати розвиток транспортно! iнфраструктури i вдосконалення оргашзаци руху.
Проблеми вулично-дорожньо! мережi мiста Львова:
1. Особливютю планувально! структури мюта, що посилюе перевантаження основних транспортних артерш, е розчленована територ1я мюта природ-ними { штучними перешкодами, роз'еднатсть житлових райотв { недос-таттсть найкоротших прямолшшних транспортних л1нш м1ж районами.
2. У мют е низка особливо складних { переобтяжених вузл1в, що л1миують пропускну спроможтсть вс1е! мапстрально! мереж1, { вимагають не-гайно! реконструкци.
3. Планувальт параметри мапстральних вулиць (ширина про!жджо! части-ни, ширина одте! смуги, кшьюсть смуг) не вщповщають вимогам СШП, передбачених для цих категорш { розм1рам транспортних потоюв.
4. На мапстральних вулицях з трамвайним рухом в одному р1вт з про!ж-джою частиною пропускна спроможтсть знижуеться через звуження !! у зот зупинних пункпв.
5. Вщсуттсть достатньо! кшькосп оргатзованих автостоянок { використо-вування про!жджо! частини вулиць запаркованими автомобшями ютотно знижуе пропускну спроможтсть вулиць { попршуе умови руху.
6. Автомобшьний транспорт став основним джерелом несприятливо! еко-лопчно! ситуацп в м!сп, на його частку припадае 70-80 % вс1х шюдли-вих викид1в в атмосферу I зашумленност мюького середовища.
7. Насичення Центрально! частини мюта об'ектами загальномюького значення, створення пол1функцюнальних великих центр1в збтьшить потш вщвщува-ч1в, приведе до зростання транспортних потоюв, направлених у Центр мюта.
8. Розвиток нових житлових райотв (Сих1вський, Збо!ща, Лисиниш) вимагае пе-редбачити своечасне формування регульовано! вулично-дорожньо! мереж
9. Вщсуттсть матер1ал1в обстежень, що характеризують фактичну картину завантаження вулично-дорожньо! мережа, утрудняе обгрунтоване прог-нозування зростаючих транспортних потоюв { своечасне ршення питань оптимально! оргашзаци, регулювання { черговост реконструкци { роз-витку вулично-дорожньо! мереж^
10. Вщсуттсть в мют единого Центру з до^дженню i вирiшення транспортних проблем, проведенню монiторингу стану умов руху в MiCTi, розрiзненiсть фахiвцiв з транспорту не сприяе якнайшвидшому i профе-сiйному рiшенню питань розвитку транспортно! iнфраструктури. У мегаполюах та великих мiстах iснують плани розвитку мют. Цi пла-ни розраховаш на десятилiття, вимагають великих кашталовкладень i не е ефективними, бо не враховують або не точно враховують динамжу росту мю-та. Плани становлять оргашзацшно без врахування особливостей транспортних потоюв.
Останшм часом для бiльш гнучкого планування мют почали викорис-товувати iмiтацiйне моделювання транспортних потокiв [2-6].
1мггацшне моделювання як метод дослщження подiбних об,ектiв е перспективним шдходом до рiшення цiеi проблеми: воно дае змогу швидко i з задовшьною точнiстю прогнозувати характеристики складних систем подiб-но! природи i оптимiзувати iстотнi параметри, вибираючи вщповщш пара-метри оптимiзацii.
При ршенш проблеми органiзацii мiського руху i управлiння тран-спортними потоками в мiжнароднiй практицi широко використовуеться система 1нтелектуально! Транспортно! 1нфраструктури, яка здатна ефективно управляти юнуючою дорожньо-вуличною мережею дорiг з урахуванням ii густини i пропускно! спроможность
У всьому свiтi використовування Систем 1нформацшного Забезпечен-ня Транспорту (Intelligent Transportation Systems, далi ITS) зростае з кожним роком. Шд ITS розумшть застосування сучасних технологiй зв'язку, управ-лiння, комп'ютерного устаткування i програмного забезпечення для полш-шення ефективност i безпеки роботи наземного транспорту.
Використання ITS дае високий позитивний ефект за короткий час з мь шмальними витратами i за попередньою ощнкою дае змогу скоротити зат-римки транспорту на 15-40 %, скоротити об'ем емiсii вихлопних газiв на 10-28 %, шдвищити безпеку руху i понизити вiрогiднiсть виникнення заторiв.
Для виршення транспортно1' проблеми мiста Львова необхщно задiяти свiтовий досвiд керування транспортними потоками. Впровадження захiдних зразкiв 1ТС з використанням супутникового спостереження, аерофотометрич-ного збору та аналiзу шформаци е дорогим.
За основу варто взяти створення 1ТС на основi вiтчизняних автомати-зованих систем керування дорожшм рухом з використанням iмiтацiйного моделювання для вирiшення конкретних дорожшх ситуацiй (рис. 1). Розвиток системи автоматизованого управлшня дорожнiм рухом, разом з розробкою комплексно:' схеми оргашзаци руху транспорту у Львовi належать до комплексу першочергових робгг з цього напряму.
Автоматизащя управлшня дорожшм рухом на комп'ютернш основi потребуе ефективних математичних моделей транспортних потоюв, здатних адекватно прогнозувати стан дорожньо! мережь Для виршення цiеi задачi доцiльно використовувати новий клас моделей транспортних потоюв - кль тинковi автомати [5, 6].
Рис. 1. Принципова схема ттелектуально транспортно'1 системы
Задачi iMn^rnHm моделей таю: моделювання iснуючих i прогнозова-них транспортних потоюв; включення в модель вЫе! мережi дорiг i мережi ль нiй суспiльного транспорту, розробка комплексних транспортних схем; ана-лiз i оцiнка правил й штенсивност руху; вiдпрацювання сценарив типу "що буде, якщо..."; планування транспортно! шфраструктури громадського транспорту; створення платформи для транспортно-шформацшних систем; прог-нозування транспортних заторiв; оптимiзацiя системи паркування автотран-спортних засобiв; вибiр оптимально! оргашзаци руху на перехрестi i оцiнка пропускно! спроможностi для кожного варiанту руху; аналiз пропускно! спроможност i руху у зонi зупинок з урахуванням прюритету громадського транспорту; оптимiзацiя роботи сигнальних пристро!в; аналiз "вузьких мiсць"; порiвняння рiзних варiантiв пунктiв перетину (круговий рух, регулю-вання напряму руху, направляючi сигнальш пристро! i розв'язки); створення правил управлшня рухом транспортних засобiв на автострадах i вулицях.
Для бшьшо! ефективностi роботи системи необхiдно забезпечити !! зв'язок з iснуючими геошформацшними системами масштабу мiста. У разi вщ-сутностi таких систем необхщно розробляти паралельний проект з !х створення.
1ТС може використовуватися для аналiзу ризикiв при реконструкци мюта (нова забудова, перепланування тощо), даючи незалежнi фiнансовi оцiнки пропонованих ршень.
Математична модель опису транспортних потоюв. Встановлення закономiрностей мiж рiзними характеристиками транспортного потоку може бути здшснено методом математичного моделювання та подальшо! комп'ютерно! симуляци. У моделюваннi транспортних потокiв розрiзняють два основних пiдходи: макро- i мiкроскопiчний.
Для побудови МЛТЬЛВ-програми використовувалась модель, що ба-зуеться на мжроскошчному пiдходi. Це дало змогу бшьш детально предста-вити взаемодш автомобiлiв у транспортному потоцi. Вхщними параметрами моделi е:
• конф1гуращя робочого поля - задаеться у вигляд1 файла Ъшр-формату, розмь ром 32x32 тксели;
• матриця розпод1лу потужностей вихвдних потошв - задаеться у вигляд1 файла Ш-формату;
• кшьшсть такпв моделювання (прийнята р1вною 1000);
• параметри наявност1 (значення зм1нно! switch_on=1 ввдповщае наявност1, эм^сЬ_оп=0 - ввдсутност!) 1 режиму роботи (час перемикання в тактах) св1тлофор1в.
Результатом роботи програми е: оптимальш маршрути руху iз точок входу до точок виходу; графiк розподшу густини iмовiрностi перебування ав-томобшя у кожнiй точцi робочого поля; значення середньо! густини транспортного потоку; час роботи програми у секундах.
За значенням величини середньо! густини транспортного потоку вщ-повщно iз завданням користувач може вибирати оптимальне розташування i режими роботи свiтлофорiв, мiсця паркування та оцшити наслiдки проведен-ня ремонтних робгт на дорогах, що призводять до перетину чи звуження транспортних мапстралей. Для чого необхщно зробити декшька запускiв програми iз модифiкованими робочими полями.
Структура файлу конф^урацп робочого поля. Користувач на осно-вi карти мiста (для прикладу взято перехрестя вулищ Личаювсько! з вулицею I. Мечникова) (рис. 2) формуе файл робочого поля.
Фоновi област заповнюються бтим кольором, обласп, дороги - чор-ним кольором. Точки входiв позначаються 1 пiкселом червоного кольору, точки виходiв - 1 шксел синього кольору, св^лофори - прямокутниками рiзних кольорiв (маджента або жовтий), що повшстю займають перехрестя (рис. 3).
Рис. 2. Дтянка вулищ ЛичатвськоХ з перехрестям Рис. 3. Приклад робочого и з вулицею I. Мечникова поля
Результати роботи програми. На рис. 4, 5 графiчно представлено результата комп'ютерного моделювання транспортних потокiв для заданого ро-бочого поля i матрицi розподiлу потужностей вихiдних потокiв. Аналiзуючи результати, представленi на рис. 5, користувач може побачити наявшсть зато-рiв та кiнематичних ударних хвиль у потощ та прийняти ршення про кшь-кiсть, розташування та режими роботи свiтлофорiв. Перевiрити прийнятi рь шення можна повторним запуском програми та порiвнянням величини се-реднього часу перебування автомобшя на робочому полi, для оптимального варiанту це значення повинно бути мшмалъним.
Рис. 4. Приклад розрахунку Рис. 5. Приклад графшу розподту
оптимальних маршрут1в руху i3 точок густини iмовiрностi перебування входу до точок виходу автомобтя на робочому полi
Найперспектившшим напрямком покращання транспортно! ситуаци на цей час можна вважати розвиток транспортно! шфраструктури i вдоскона-лення оргашзаци руху, а також вдосконалення системи експлуатаци i еколо-гiчного контролю автотранспортних засобiв, в тому числi i постшний мошто-ринг викидiв шкiдливих речовин у цен^ мiста. Реалiзацiею цього напрямку е створення штелектуально! транспортно! системи, яка поеднуе новiтнi технологи в област комушкаци, комп'ютерних технологiй, штучного iнтелекту i методiв моделювання. Така система дасть змогу також використовувати ш-формацiю про еколопчний стан мiста для осв^ньо! роботи i пропаганди еко-лопчно! культури населення.
Лiтература
1. Дьяконов А.Б., Игнатьев и др. Экологическая безопасность транспортных потоков. -М.: Транспорт, 1989. - 128 с.
2. Брайловский Н.О., Грайновский Б.И. Моделирование транспортных систем - М:, Транспорт, 1978. - 125 с.
3. Kerner B.S., Rehborn H. Experimental Features and characteristics of traffic jams// Physical Review E. - 1996. - Vol. 53, № . 2. - R1297-R1300.
4. Сильянов В.В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организации движения. - М.: Транспорт, 1977. - 303 с.
5. Nagel K. and Schreckenberg M. A cellular automaton model for freeway traffic, J. Physique I 2, 2221 (1992).
6. Маковейчук О.М., Зшько Р.В. Принципи оргашзаци ашзотропного середовища для клггинкових автомапв// Наук. вюник НЛТУ Укра!ни: Зб. наук.-техн. праць. - Львiв: НЛТУУ. -2007, вип. 17.5. - С. 210-213. _
