Моделирование транспортных потоков

Beschreibung: Целью дисциплины является изложение теоретических, практических и методических положений о современном состоянии и развитии математического и программного обеспечения, используемого в настоящее время для моделирования транспортных потоков. Предусмотрено изучение теоретических и экспериментальных исследований в области моделирования транспортных потоков: разрабатывать модели процессов функционирования транспортных средств в потоке, прогнозировать развитие региональных транспортных систем для повышения оптимизации схем организации дорожного движения.

Betrag der Credits: 5

Пререквизиты:

• Организация дорожного движения

Arbeitsintensität der Disziplin:

Komponente: Компонент по выбору

Zyklus: Профилирующие дисциплины

Цель

• Целью изучения дисциплины является выработка у студентов знаний о способах, методах и видах моделирования дорожного движения; о применяемых моделях, имитирующих транспортный поток; о программном обеспечении существующих моделей транспортного потока.

Задача

• Задачей дисциплины является ознакомление студентов с существующим математическим и программным обеспечением, предназначенным для моделирования транспортных потоков.

Результат обучения: знание и понимание

• - принципы системного подхода, лежащие в основе моделирования дорожного движения; - основные понятия моделирования,

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• - разбираться в основных моделях транспортных потоков и областях их применения.

Результат обучения: формирование суждений

• - практические представления о работе программных комплексов, предназначенных для моделирования улично-дорожных сетей городов и движения транспортных потоков на них.

Результат обучения: коммуникативные способности

• В результате изучения дисциплины студент должен сочетать глубокую профессиональную подготовку с умением применять и осуществлять на современном уровне принципиально новые научные, производственные и организационные решения по организации взаимодействия различных видов транспорта.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• Достижение уровня предъявляемых требований к квалификационной характеристике специалиста в области организации дорожного движения и моделирование транспортных потоков, а также для дальнейшего обучения.

Lehrmethoden

1. Занятия проводятся в активных и творческих формах, способствующих вовлечению обучающихся в поиск и управление знаниями, приобретению опыта самостоятельного решения задач, в том числе: - технологии учебно-исследовательской деятельности; - коммуникативные технологии (дискуссия, учебные дебаты); - информационно-коммуникационные (в том числе дистанционные образовательные) технологии.

Темы лекционных занятий

• Актуальность проблемы моделирования дорожного движения. Проблемы дорожного движения в мире и в Республике Казахстан. Исторический обзор проблемы.
• 2. Параметры транспортного потока. Скорость транспортного потока. Интенсивность движения транспортного потока. Плотность транспортного потока. Взаимосвязь между параметрами транспортного потока. Закономерности движения пешеходов в потоке
• Обзор существующих моделей дорожного движения. Цели и задачи моделирования. Теоретические основы моделирования. Динамические и статические модели. Прогнозные модели. Имитационные модели. Оптимизационные модели.
• Функциональные возможности моделирования дорожного движения, цели и задачи моделирования при разработке документации по организации дорожного движения.
• Влияние факторов на скорость транспортного потока. Распределение скоростей автомобилей в транспортного потока. Нормальный закон распределения. Факторы, влияющие на скорость транспортного потока.Нормальный закон распределения. Факторы, влияющие на скорость ТП.
• Классификация методов моделирования дорожного движения. Системный подход при решении задач моделирования движения транспортных потоков. Математическая модель. Аналоговое и статистическое моделирование. Аналитические и имитационные модели. Применение различных методов в зависимости от целей моделирования. Эксперимент и его оценка. Качественные состояния транспортного потока.
• Стохастические (вероятностные) модели. Дискретные распределения. Непрерывные распределения. Теория массового обслуживания. Цепи Маркова. Имитационные модели движения автомобилей.
• Детерминированные модели. Микромодели дорожного движения. Упрощённые динамические модели. Теория «следования за лидером». Модель оптимальной скорости. Модель Видеманна. Модель умного водителя. Моделирование с помощью клеточных автоматов. Мезомодели дорожного движения.
• Макромодели дорожного движения. Метод граничных условий. Аналогия с тепловым потоком. Гидродинамическая модель. Уравнение состояния транспортного потока. Уравнение неразрывности. Уравнение движения. Закон сохранения количества движения. Энергетические состояния транспортного потока. Кинематические и ударные волны в транспортном потоке. Модели Гринберга и Гриншилдса.
• Модели расчёта корреспонденций и распределения потоков. Гравитационная модель. Энтропийная модель. Модель равновесного распределения потоков. Модель оптимальных стратегий.
• Этапы моделирования. Алгоритм моделирования. Калибровка модели. Методы исследования. Аналитические, экспериментальные и вероятностностатистические методы исследования.
• Функциональные возможности программного обеспечения по моделированию дорожного движения. Обзор отечественного и зарубежного рынка программного обеспечения по моделированию дорожного движения. 2. Характеристика и функциональные возможности современных интегрированных программных продуктов, применяемых при решении транспортных задач. 3. Рекомендации по выбору специального программного обеспечения
• Уровни моделирования дорожного движения, их специфика, оценочные показатели эффективности организации дорожного движения, получаемые при моделировании. 1. Стратегический, тактический и оперативный уровни моделирования и оценочные показатели эффективности. 2. Методология использования программных продуктов при оценке эффективности проектных решений в сфере ОДД. 3. Методические основы для определения стоимости работ по математическому моделированию транспортных потоков, выполняемых при проектировании ОДД.
• Особенности применения транспортных моделей. 1. Особенности сбора исходных данных. 2. Анализ примеров выбора программного обеспечения для моделирования развития транспортных систем городов. 3. Моделирование локальных объектов транспортной инфраструктуры. 4. Моделирование при развитии элементов ИТС. 5. Моделирование при оптимизации маршрутной сети городского общественного транспорта. 6. Оценка эффективности решений.

Основная литература

• Новиков А. Н. Организация дорожного движения; Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова. . Белгород: 2020 - 195
• Кременец Ю.А., Печерский М.П., Афанасьев М.Б. Технические средств организации дорожного движения: Учеб.для вузов. - М.: Транспорт, 2017.- 255 с. 2 СТ РК 1412-2017. Технические средств организации дорожного движения: Правила применения. - Астана, 2017
• Моделирование дорожного движения: учебное пособие / Д. А. Скоробо- гатченко; М-во образования и науки Рос. Федерации, Волгогр. гос. техн. ун-т. — Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2017. — 103, [2] с.

Дополнительная литература

• Мадияров М. Н. Математическое и компьютерное моделирование транспортных потоков с учетом экологических требований. Монография. – Усть-Каменогорск: издательство ВКГУ им. С.Аманжолова, 2012. – 228 с.
• Клинковштейн Г.И., Афанасьев М.Б. Организация дорожного движения: Учеб. для вузов.-М.:Транспорт, 2001.-247 с.
• Имитационное моделирование систем в среде AnyLogic : учебно-методическое пособие / М. В. Киселёва. Екатеринбург : УГТУ - УПИ, 2019. 88 с.
• Информационные технологии в профессиональной деятельности организация перевозок: учебно-методическое пособие. Н. Новгород: Мининский университет, 2018. 126 с.
• Применение математических методов для анализа аварий- ности в регионах: методическое пособие / В.Т. Капитанов, О.Ю. Монина, А.Б. Чубуков. – М.: МАДИ, 2013. – 80 с.
• Методические указания к курсовой работе имитационное моде- лирование транспортных потоков на перекрестке со светофор- ным регулированием / В.Т. Капитанов, О.Ю. Монина, О.Е. Курь- янова. - М.: МАДИ. - 20 с.
• Галушко В.Н., Аземша С.А., Капский Д.В. и др. Оптимизация в дорожном движении. Учебно-методическое пособие. — Гомель: Белорусский государственный университет транспорта (БелГУТ), 2021. — 185 с.
• Гасников А.В., Кленов С.Л., Нурминский Е.А., Холодов Я.А., Шамрай Н.Б. Введение в математическое моделирование транспортных потоков. Под ред. А.В. Гасникова. — М.: МФТИ, 2010. — 363 с.
• Горев А.Э., Бёттгер К., Прохоров А.В., Гизатуллин Р.Р. Основы транспортного моделирования. Практическое пособие. — СПб.: ООО «Издательско-полиграфическая компания «КОСТА», 2015. — 168 с., ил.—ISBN: 978-5-91258-343-8.