Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Учет специфики мероприятий по ремонту и реконструкции городских транспортных сооружений при их экономической оценке и принятии решений 9
1.1.Классификация и особенности проведения мероприятий по ремонту и ре конструкции городских транспортных сооружений и их учет при технико-экономическом анализе 9
1.2. Учет специфики вариантов технологии ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений для определения социально-экономических критериев 23
1.3 .Компьютерные системы поддержки принятия решений 31
1.3.1.Процесс принятия решения 31
1.3.2.Системы поддержки принятия решений 34
1.3.3.Факторы, влияющие на процесс поддержки принятия решений 37
1.3.4.Функционирование компьютерной системы поддержки принятия решений 39
1.3.4.1.Генерация возможных решений 40
1.3.4.2.Оценка возможных решений 42
1.3.4.3 .Согласование решений 45
1.4.Существующие критерии и методы оценки и выбора вариантов ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений 48
Выводы по главе 1 56
Глава 2. Имитационное моделирование транспортных потоков как инструмент для сбора и учета исходной информации для выбора управленческих решений по ремонту и реконструкции городских транспортных сооружений 57
2.1.Обоснование использования имитационного моделирования в качестве источника информации о параметрах функционирования городских транспортных сооружений 57
2.2. Разработка метода сбора и обработки информации, необходимой для выбора управленческих решений, на основе имитационных экспериментов ... 61
2.2.1 .Концептуальная модель движения транспортных потоков 61
2.2.2.Система имитационных моделей для создания баз данных о параметрах транспортных потоков 64
2.2.2.1. Модуль свободного движения автомобилей 66
2.2.2.2. Модуль взаимодействия водителей в транспортном потоке 69
2.2.2.3. Модуль «создания» автомобилей и водителей 73
2.2.2.4. Модуль, обеспечивающий проведение имитационных экспериментов 74
2.2.2.5. Обобщенная блок-схема имитационной модели движения транспортных потоков 75
2.2.3.Методика проведения имитационных экспериментов 78
2.3. Получение исходной информации о характеристиках движения в местах проведения ремонтных работ с использованием имитационной модели 82
2.3.1.Определение потерь времени автотранспортными средствами в местах проведения ремонтных работ на городских транспортных сооружениях 82
2.3.2.Определение степени опасности дорожного движения методом кон фликтных ситуаций 86
2.3.3.Определение влияния транспортных потоков на окружающую среду. 95
2.3.3.1 .Оценка пробеговых выбросов вредных веществ транспортными потоками 95
2.3.3.2.Оценка погонных выбросов вредных веществ транспортными по токами 99
Выводы по главе 2 105
Глава 3. Разработка методики выбора компромиссного варианта ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений как инструмента планирования организации работ 106
3.1.Автоматизированная система выбора компромиссного решения для задач ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений 106
3.2. Методики выбора компромиссных вариантов ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений 123
3.3.Примеры реализации методик 130
3.3.1.Применение методики 1 «от общего к частному» 136
3.3.2.Применение методики 2 «от частного к общему» 142
3.3.3 .Применение методики 3 «сближение взглядов» 149
3.4 Рекомендации по использованию системы поддержки принятия решений... 156
3.4.1. Определение эффективного способа выбора подрядчика 156
3.4.2. Система управления информацией 158
Выводы по главе 3 161
Заключение 162
Библиогтафиче
- Учет специфики вариантов технологии ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений для определения социально-экономических критериев
- Разработка метода сбора и обработки информации, необходимой для выбора управленческих решений, на основе имитационных экспериментов
- Получение исходной информации о характеристиках движения в местах проведения ремонтных работ с использованием имитационной модели
- Методики выбора компромиссных вариантов ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений
Введение к работе
На данный момент Россия является второй страной в мире по объему грузовых перевозок, что не может не сказаться на функционировании городской транспортной системы. Существенное влияние на работу городской транспортной системы оказывает состояние улично-дорожной сети (УДС) города и входящих в ее состав мостов, путепроводов, эстакад, тоннелей и других дорожно-транспортных сооружений. Выход из строя или ухудшение условий эксплуатации отдельных транспортных сооружений и объектов резко снижает эффективность работы всей транспортной системы, промышленно-хозяйственного и социально-культурного потенциала города.
Важная роль мостов и путепроводов в организации транспортного процесса определяет высокие требования к транспортно-эксплутационному состоянию сооружений, обусловливает необходимость своевременного их ремонта и реконструкции. Между тем сложившаяся система организации и выполнения ремонтных работ на городских транспортных сооружениях не в состоянии быстро и качественно решать эти задачи. Во многом это объясняется недостаточной проработкой или отсутствием каких-либо экономико-математических обоснований при выборе схем проведения ремонтных работ.
На сегодняшний день, когда монополия на распределение и проведение работ государственными организациями утрачена, и получение заказа на проведение до-рожно-ремонтных работ происходит в процессе проведения тендера между конкурирующими частными предприятиями, при оценке варианта проекта производства ремонтных работ основным, а зачастую и единственным критерием по-прежнему остается минимум капитальных затрат.
При этом долгое время господствовавший в дорожно-строительной отрасли оптимизационный подход, при котором находилось минимальное значение некоей целевой функции от капитальных затрат, и выбор варианта ремонта происходил почти автоматически, уже не отвечает требованиям сегодняшних экономических условий в стране [36]. На сегодняшний день необходима оценка варианта ремонта городских дорожно-транспортных сооружений по многим критериям. Уже давно настала необ ходимость учитывать не только экономические, но также социальные и экологические последствия проведения ремонтных работ.
При переходе к многокритериальному оцениванию встает проблема согласования решений - проведения переговоров между заинтересованными лицами по выбору компромиссного решения. Только компьютерные системы поддержки принятия решений (СППР) в настоящее время способны обеспечить сравнение и анализ большого количества вариантов проектов ремонта городских дорожно-транспортных сооружений, каждый из которых оценивается по многим критериям. Поэтому разрабатываемая концепция выбора варианта проекта путем согласования несовпадающих интересов должна быть реализована в виде подсистемы в системе поддержки принятия решений.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка методического обеспечения выбора вариантов ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений на основе совместного использования технологии имитационного моделирования транспортных потоков и системы поддержки принятия решений.
Цель диссертационной работы предопределила постановку и решение следующих задач:
- анализ существующих мероприятий и вариантов технологий по ремонту и реконструкции городских транспортных сооружений;
- анализ основных направлений развития компьютерных СППР на современном этапе;
- анализ существующих критериев и методов оценки и выбора вариантов ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений;
- разработка и обоснование методов получения исходной информации для выбора управленческих решений ремонта и реконструкции транспортных сооружений на базе имитационного моделирования транспортных потоков;
- разработка алгоритмов и компьютерных программ для выработки компромиссных решений лицами, принимающими решения (ЛПР), с несовпадающими ин тересами;
- разработка методики использования подхода для решения экономических и управленческих задач и апробация данной методики.
Предметом исследования являются процессы принятия управленческих решений по выбору вариантов ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений.
Теоретической и методологической базой исследования явились законодательные и нормативные материалы, определяющие условия деятельности предприятий автомобильно-дорожной отрасли, работы ведущих отечественных и зарубежных специалистов в области принятия решений в условиях многокритериальности. Научно-методический инструментарий диссертационного исследования включает системный и ситуационный подходы, методы многокритериальной оптимизации, методы имитационного моделирования сложных транспортных систем, методы компьютерной визуализации данных и проведения многовариантных расчетов на основе баз данных.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
- предложен набор критериев для оценки вариантов ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений, принципиально не сводимых к единому критерию, и на их основе разработан многокритериальный подход к выбору вариантов;
- разработан и обоснован метод получения исходной информации для выбора управленческих решений на основании имитационного моделирования транспортных потоков;
- предложена методика проведения компьютерных экспериментов на участке производства ремонтных работ на городском транспортном сооружении и в зоне его влияния для получения исходной информации;
- разработаны методики выбора компромиссных решений ЛПР с несовпадающими интересами, только часть из которых является строго экономическими.
Практическое значение результатов диссертации заключается в их направ
ленности на решение конкретных задач, стоящих перед предприятиями, занимающимися ремонтом и реконструкцией городских транспортных сооружений; в применении этих результатов в учебном процессе по специальности «Прикладная информатика в экономике». Результаты диссертационного исследования нашли практическое применение, подтвержденное справками о внедрении.
Апробация работы. Основные положения и результаты выполненного исследования докладывались и обсуждались на 2-ой научно-практической и научно-методической конференции молодых ученых с участием деятелей науки стран СНГ и зарубежья «Человек-Общество-Наука», на IX международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем», на IV международном симпозиуме «Открытое общество и устойчивое развитие: местные проблемы и решения», Московской конференции молодых ученых «Научно-технические проблемы развития Московского мегаполиса» и ежегодных научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ (ГТУ). Работа прошла апробацию на заседании ученого совета РОО «Академии промышленности и менеджмента».
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в девяти публикациях общим объемом 7,6 п.л. (из них принадлежит автору — 3,4 п.л.). В их числе четыре публикации в материалах международных научных конференций.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав основного текста, заключения, библиографического списка (116 наименований) и двух приложений. Работа содержит 159 страниц машинописного текста, 77 рисунков и 11 таблиц.
В первой главе описана специфика проведения ремонтных мероприятий на городских транспортных сооружениях, а также классификация этих мероприятий и их технико-экономический анализ; приведены основные этапы и методы поддержки принятия решений; раскрыты факторы, оказывающие определяющее влияние на процесс поддержки принятия решений с помощью ОII IP; описано функционирование СППР. Проанализированы существующие методы оценки и выбора вариантов ремонтных работ на рассматриваемых сооружениях.
Во второй главе описаны основные составляющие имитационной модели
движения транспортного потока в местах производства ремонтных работ на городских транспортных сооружениях, позволяющей с достаточной степенью точности прогнозировать режим движения транспортного потока для любой конкретной схемы организации движения и типа ремонтируемого сооружения. Представлена концептуальная модель движения потоков автомобилей, разработан алгоритм имитационной модели движения транспортного потока в местах производства ремонтных работ, разработана методика имитационных экспериментов с моделью на ЭВМ. Приведена методика параметрического исследования характеристик движения для различных вариантов схем организации движения при производстве ремонтных работ на городских транспортных сооружениях с целью получения исходных данных для многокритериальной оценки проекта организации ремонтных работ.
В третьей главе предложена концепция согласования несовпадающих интересов, реализованная в виде прикладной системы (программы), представлены методики выбора компромиссных вариантов проекта ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений с использованием разработанной системы, и приведены процедуры использования данной системы на конкретном примере. Показано, что использование системы дает возможность рассмотрения большого количества вариантов, экономии ресурсов, времени ЛПР, затраченного на принятие решения, улучшает понимание ЛПР проблемы, позволяет протоколировать процесс переговоров. Даны рекомендации по внедрению методики.
В заключении содержатся основные выводы и результаты диссертационного исследования.
Учет специфики вариантов технологии ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений для определения социально-экономических критериев
Организация движения транспорта и пешеходов при производстве ремонтных работ на городских автотранспортных сооружениях представляет собой весьма ответственную задачу, так как она связана с изменением традиционных маршрутов движения, перемещением остановочных пунктов общественного транспорта, задержками в движении транспортных средств и пешеходов, осложнением экологической обстановки вблизи от зоны дорожных работ. В каждом конкретном случае перечень возникающих неудобств может изменяться, и он зависит от вида ремонтных работ. Решая эту задачу применительно к каждому городскому автотранспортному сооружению, нуждающемуся в ремонте, следует в первую очередь обеспечивать безопасность движения автотранспортных средств и пешеходов, а во вторую очередь создавать оптимальный фронт работы для строительных организаций, чтобы издержки были минимальными. При этом нужно выполнить оценку состояния окружающей среды, изменяющейся как от воздействия транспортного потока (повышение загазованности воздуха, шумовое воздействие транспортных потоков), так и от работы строительных машин и построечного транспорта (загрязнение проезжей части грунтом и каменными материалами, нарушение водоотвода, шумовое воздействие строительной техники). Многообразие местных условий, видов ремонтных работ и характеристик транспортного потока не позволяет разработать детальные рекомендации по организации движения транспорта и пешеходов, для всех возможных вариантов.
Однако можно наметить ряд принципиальных стратегий организации движения и сформулировать основные положения по организации ремонтных работ и дорожного движения в наиболее характерных случаях. Система организации дорожного движения включает в себя четыре основных компонента: - стратегию; - планировочную схему; - способ регулирования движения; - технические средства организации движения. От выбора этих компонентов зависит степень воздействия на транспортный поток, а также на оценочные параметры движения транспортного потока и состояния окружающей среды. Применительно к городским транспортным сооружениям приемлемы три стратегии организации движения: "прекращение движения" (полное или частичное); "стеснение движения" (без прекращения двустороннего движения); "изменение движения" (в основном принудительное изменение состава потока или характера движения). Прекращение движения (рис. 1.8 б) означает запрещение проезда по мосту (путепроводу) в любом направлении (исключение может быть сделано для автомобилей аварийных служб и маршрутных автобусов). Въезд построечного транспорта на строительную площадку не ограничивается. При использовании этой стратегии транспортный поток направляется на объездную дорогу или маршрут к другому существующему мосту (путепроводу) или временным сооружениям (мост, паромная переправа, наплавной мост). В случае прекращения движения по путепроводу, эстакаде или городскому транспортному тоннелю транспортный поток переводится на боковые проезды и далее пропускается через перекресток со светофорным регулированием. Иногда транспортный поток направляют в обход ремонтируемого сооружения по ближайшим улицам, организуя на них одностороннее движение. При значительной интенсивности движения и недостаточной пропускной способности боковых проездов и улиц можно использовать одновременно два варианта организации движения, предоставляя водителям возможность самостоятельного выбора маршрута поездки.
Стратегия «стеснения движения» (рис. 1.8 в) включает в себя действия, связанные с уменьшением ширины полос проезжей части (например, при ремонте тротуаров, перил или ограждений), сокращением их количества (из-за размещения на закрытых полосах строительной площадки), изменением их местоположения (органи зация встречного движения на одной половине моста, перемещение трамвайных рельс, пропуск транспортного потока на разделительной полосе и т.п.). В результате этих действий направления движения остаются прежними, но водители вынуждены изменять траектории движения во время объезда строительной площадки и перед местом сужения происходит уплотнение транспортного потока, способствующее возникновению конфликтных ситуаций, снижению скорости движения, а также ухудшению экологической обстановки. Стратегия «изменения движения» (рис. 1.8 г,д) предусматривает такие способы воздействия на транспортный поток, как введение одностороннего или «челночного» движения, запрещение проезда каких-либо типов автомобилей (например, крупногабаритных или тяжеловесных), или типов транспортных средств (трамваев, троллейбусов), а также организацию конвойного движения колонн автомобилей, сгруппированных на подходах к ремонтируемым транспортным сооружениям. Стратегия «изменения движения» может распространяться только на само ремонтируемое сооружение, а на объездных дорогах и маршрутах никаких ограничений вводить не требуется. При реконструкции мостов возможны подобные варианты стратегий. Напри мер, в [48] приводятся типовые схемы организации движения по мосту (рис. 1.9). При реконструкции используют либо стратегию «прекращение движения», либо «стеснение движения» и «изменение движения». При использовании последних двух стратегий организации движения монтаж плит производят поочередно на одной и другой половине моста (путепровода), направляя поток транспорта (строительные машины либо автомобили) по свободной полосе (рис. 1.9 а и в), либо по вновь устроенной проезжей части (рис. 1.9 б и г). При этом частичный пропуск транспортного потока по мосту (путепроводу) во время реконструкции возможен при схемах ушире-ния, не требующих замены дорожной одежды, либо с заменой слоев, но при габаритах не менее 9 м. При переносе створа моста на новое место старый мост (путепровод) можно использовать в качестве временного объезда. По продолжительности выполнения ремонтные работы на транспортных сооружениях разделяют на три вида: краткосрочные, среднесрочные и долговременные. К краткосрочным относятся те работы, продолжительность которых не превышает одного часа. Среднесрочные работы имеют длительность от одного часа до одних суток. Долговременные работы могут продолжаться от одних суток до нескольких месяцев. Краткосрочные работы по ремонту городских транспортных сооружений, не вызывающие необходимость занятия большой площади проезжей части, выполняют, как правило, с использованием стратегии «стеснения движения».
Разработка метода сбора и обработки информации, необходимой для выбора управленческих решений, на основе имитационных экспериментов
Согласно Ф.Мартину [63] концептуальная модель системы — это принципиальная основа модели, которая может быть реализована различными математическими и техническими средствами. Ниже в общем виде излагается концептуальный подход к моделированию системы «водитель - автомобиль - дорога - окружающая среда» (ВАДС), разработанный В.М.Ереминым [39] и который используется при решении конкретной задачи данного исследования — оценке влияния вариантов организации движения транспорта в местах проведения ремонтных работ на городских транспортных сооружениях на экономические показатели ремонта.
Остановимся вкратце на принципах построения имитационной модели реальной сложной системы ВАДС. Математическая модель реальной сложной системы представляет собой набор строгих, однозначно трактуемых зависимостей и взаимодействий между элементами этой системы. Само название изучаемой системы уже свидетельствует о выборе элементов и составляющих. В этой связи требуются некоторые замечания по поводу трактовки последних двух элементов системы: «дорога» и «окружающая среда». Под дорогой понимается весь комплекс сооружений, влияющих на режимы движения автомобилей, в том числе и элементов, организующих и регулирующих движения (знаки, разметка и т.д.). Окружающая среда включает в себя все придорожное пространство, которое может оказывать влияние на движения автомобилей и, в свою очередь, подвергающееся его воздействию.
Выбор параметров элементов системы ограничен только нашими знаниями об их количественном выражении. Например, водителя можно характеризовать избираемыми им скоростями свободного движения по дороге, выбором того или иного типа маневра, временем реакции, дисциплинированностью по отношению к соблюдению правил дорожного движения и т.п. Параметрами автомобиля могут быть его габариты, вес, тип и характеристики двигателя и т.п. Дорога и дорожные сооружения характери зуются своими геометрическими элементами, качеством покрытия, схемой организации движения, предписываемой установленными знаками, ограждениями, разметкой проезжей части и т.п. Окружающая среда характеризуется придорожным окружением, восприятие которого влияет на избираемые водителем режимы движения, погодными условиями, временем суток и т.д. Одни из параметров элементов системы с течением времени могут меняться непрерывно, другие могут изменяться в дискретные моменты времени, оставаясь неизменными в промежутках между наступлениями таких моментов, третьи — совсем не меняются. Тем не менее, в любом случае будем считать, что параметры элементов выражаются некоторыми функциями от времени. Эти функции, обычно, являются решениями определенных дифференциальных уравнений.
Особенность предлагаемого подхода к имитационному моделированию заключается в определении правил, по которым могут изменяться параметры элементов системы в период ее функционирования как функции времени. Эти правила базируются на основополагающей гипотезе: в процессе функционирования сложной системы ВАДС функция любого параметра любого элемента системы изменяется, вообще говоря, скачкообразно в дискретные моменты времени и остается неизменной в промежутках между скачками.
Суть выдвигаемой гипотезы заключается в том, что скачкообразное изменение любого параметра любого элемента системы не является спонтанным, а обусловлено наличием причины, некоторого стимула. Поэтому системное микроописание системы ВАДС должно давать четкие ответы на два типа вопросов: 1)Что именно является причиной скачка функции параметра? 2)Что представляет собой скачок, и как ведут себя функции параметров после скачка, если известна предыстория процесса?
Чтобы придать однозначный смысл приведенным положениям, необходимо их формализовать.
Каждый элемент / системы в любой момент времени / полностью характеризуется состоянием Zi(t), представляющим собой вектор определенной размерности, каждая компонента которого описывает некоторый параметр элемента ї. Для полной характеристики элемента системы необходимо задаться набором его параметров. Область значений вектора Zt(t) называется пространством состояния Z, элемента /. Система полностью характеризуется вектором состояния: где Zi(t) — вектор состояния і-то элемента; п — число составляющих систему элементов в момент времени t Пространство состояний моделируемой системы Z представляет собой прямое произведение пространств состояний составляющих её элементов Заметим, что размерность пространства состояний системы с течением времени может изменяться. Причины, вызывающие скачок функции какого-либо параметра, всегда можно представить в виде определенных комбинаций компонент вектора состояния системы где Ф?— определенные функции параметров элементов системы. Эти функции определяют набор гиперповерхностей Г? в пространстве состояний системы Z, которые делят его на конечное число областей Z?. Пусть в начальный момент времени to состояние системы есть Z(ta) и вектор Z(t) изменяется по определенному закону где F,— вектор функции изменения параметров /-го элемента системы. Движение вектора Z(t) в пространстве состояний системы Z по закону (2.4) будет происходить до тех пор, пока он не достигнет какой-либо из гиперповерхностей гК Пусть это произойдет в некоторый момент времени t, являющийся минимальным положительным решением уравнения В момент времени t вектор состояния системы Z(t) совершает скачок. Это означает следующее. В момент времени t +0, непосредственно следующий за моментом t, размерность вектора состояния системы изменяется в зависимости от значений у и Z(t), вектор-функции Ft преобразуются в новые посредством заданного оператора Р, вообще говоря, случайного и зависящего от значении у и Z(t). При t t +0 состояние системы Z(t) изменяется снова по закону (2.4) (с учетом указанных изменений), пока не достигнет очередной гиперповерхности, после чего опять происходит скачок и т.д. Теперь мы можем точно указать, что должны представлять собой четкие ответы на два типа приведенных выше вопросов. Ими являются: набор параметров каждого элемента системы Z,, набор границ /"" определяемых функциями Ф , набор вектор-функций F(t) и набор операторов Р. Задание этих величин определяет конкретный вариант микроописания системы ВАДС или её фрагментов. Практически важные макрохарактеристики системы можно исследовать, определяя количество выходов траектории системы Z(t) на границы Г и времена нахождения траектории системы в заданных подмножествах пространства состояний системы Z.
Получение исходной информации о характеристиках движения в местах проведения ремонтных работ с использованием имитационной модели
Потери времени автомобилями являются важнейшим показателем функционирования УДС. Существует два подхода к определению этого показателя. Первый подход основан на так называемом методе «до и после». Вначале рассматривается функционирование УДС при исходных условиях - до внедрения того или иного мероприятия, и для этих условий определяются суммарные затраты времени автомобилями транспортного потока на проезд по заданным маршрутам рассматриваемой УДС. Затем определяются те же значения, но уже после внедрения мероприятия. Разница полученных значений (как для отдельных маршрутов, так и для УДС в целом) и является показателем потерь времени.
Второй подход предполагает в качестве исходных затрат времени рассматривать затраты времени на проезд маршрута неким осредненным автомобилем, движущимся в свободных условиях движения.
В модели включены алгоритмы вычисления потерь времени, соответствующие каждому из подходов. Эти алгоритмы существенным образом базируются на подробном математическом описании движения автомобилей разных типов, движущихся в составе транспортных потоков.
Прямолинейное движение автомобиля описывается стандартными в теории автомобиля дифференциальными уравнениями, полученными на основе уравнения силового баланса автомобиля [15, 59]: где Рт — тяговая сила при установившейся скорости автомобиля; Р„ — сила сопротивления подъему; Рк — сила сопротивления качению; Рв — сила сопротивления воздуху; Ри — сила сопротивления разгону (приведенная сила инерции).
Существуют различные зависимости, аппроксимирующие внешние характеристики двигателя. В рассматриваемой модели дифференциальные уравнения движения автомобиля получены на основе аппроксимации внешней характеристики двигателя, приведенной в работе [59]: где Ne, Nmax — соответственно, мощность и максимальная мощность двигателя, кВт; Мк — крутящий момент двигателя, Н-м;
Млг — крутящий момент двигателя, при максимальной мощности, Н-м; а, Ъ, с — постоянные коэффициенты для данного двигателя; п — угловая скорость коленчатого вала двигателя, об/мин; riff — угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности двигателя, об/мин. После замены всех членов уравнения (2.10) на соответствующие значения и некоторых преобразований получается:
Как говорилось выше, в момент наступления особой ситуации состояние системы совершает скачок, определяемый некоторым заданным вероятностным законом. После этого состояние системы вновь изменяется по заданным законам движения до тех пор, пока не наступит очередная особая ситуация, после чего опять происходит скачок и т.д.
Включив в качестве особых состояний появление каждого автомобиля в начале и в конце заданного маршрута (заданных маршрутов) на рассматриваемой УДС, мы фиксируем времена наступлений данных особых состояний. Разность значений этих времен есть время, затраченное на прохождение заданного маршрута (маршрутов) каждым автомобилем. Суммируя полученные таким образом величины по всем автомобилям, получаем затраты времени автомобилями транспортного потока в целом.
Указанный метод позволяет дифференцировать потери времени не только по различным маршрутам, но и по различным типам автомобилей, что дает возможность повысить точность экономических обоснований мероприятий.
Оценка уровня безопасности дорожного движения на городских транспортных сооружениях традиционными методами имеет существенные недостатки, что неоднократно отмечалось в различных исследованиях [5, 22, 27, 47, 85, 116]. Одним из основных недостатков является то, что оценка проводится на основании анализа уже свершившихся ДТП, которые являются крайне редкими событиями. Кроме того, в силу разных причин собранные данные о ДТП не всегда являются достоверными, а ряд мелких ДТП вообще не фиксируется.
В течение последних десятилетий в ряде стран успешно развивается метод конфликтных ситуаций (КС), предназначенный для оценки уровня безопасности дорожного движения (БДД). Суть метода КС заключается в том, что для оценки уровня БДД вместо ДТП фиксируются и анализируются предаварийные конфликтные ситуации, которые в зависимости от конкретных дорожных условий могут привести, но не обязательно, к ДТП. Многочисленные исследования ученых разных стран показали, что существует достаточно устойчивая корреляционная связь между количеством ДТП и количеством КС. В частности, по мнению П.Гардера [101] и К. Хайдена [104] на базе метода КС можно строить прогнозы более надежные, чем на базе статистики о ДТП. КС возникают гораздо чаще, чем происходят ДТП. Поэтому применение метода КС освобождает от необходимости в течение длительного периода времени (обычно, нескольких лет) проводить наблюдения на исследуемом участке дороги с целью сбора статистических данных о ДТП, поскольку в этом случае практически всегда можно зафиксировать такое количество КС, которое обеспечивает надежность выводов.
Методики выбора компромиссных вариантов ремонта и реконструкции городских транспортных сооружений
Предлагается следующая последовательность выбора компромиссного варианта управления. Этап 1. Подготовка исходных данных для ВКР-РЕМОНТ. Определение пространства критериев: выбор критериев оценки, шкал измерений, веса критериев. 1.2.Внесение в ВКР-РЕМОНТ множества альтернативных вариантов управления с соответствующим им набором критериев. Этап 2. Построение Парето-оптимального множества альтернатив.
В случае, если не существует таких критериев, относительно которых интересы ЛПР являются антагонистическими, то определяется Парето-оптимальное множество альтернатив. Предполагается, что вся дальнейшая процедура выбора лучшей альтернативы происходит на Парето-оптимальном множестве. 2.2.Если существуют критерии, относительно которых интересы ЛПР являются антагонистическими, выбор варианта продолжается на полном множестве альтернатив. Этап 3. Выбор варианта по одной из трех методик.
Первая методика получила название «от общего к частному». Ее схема приведена на рис.3.19. Применяется в случае, если руководитель единолично принимает решение о выборе варианта, либо решение принимается группой ЛПР с близкими позициями, при личной встрече. Суть ее в следующем. ЛПР на многомерном отображении назначает целевую точку и рассматривает три точки, ближайшие к целевой, в качестве компромиссного решения. Если компромиссное решение не выбрано, ЛПР задает кластер. Если в кластер попало много точек отображения, они рассматриваются более детально. Если точек немного, они анализируются в качестве компромиссного решения. Если точек в кластере не оказалось, многомерное отображение проецируется на двумерное, и ЛПР более тщательно анализирует, почему в кластер не попали точки.
Манипулируя с целевой точкой и кластером, ЛПР добивается, чтобы в кластер попали точки. После этого, добавляя по одному критерию, ЛПР постепенно возвращается к исходному многомерному отображению с исправленными значениями кластера.
Вторая методика получила название «от частного к общему». Ее схема приведена на рис.3.20. Применяется в случае, если руководитель единолично принимает решение о выборе варианта, либо решение принимается группой ЛПР с близкими позициями, при личной встрече. Основное отличие данной методики от методики 1 заключается в том, что вместо многомерного отображения рассматривается ряд двумерных отображений с одним фиксированным критерием в качестве оси X. И здесь используется понятие поликластерных точек, т.е. точек одновременно присутствующих во всех кластерах различных отображений. Суть методики в следующем. Задается двумерное отображение, ЛПР назначает целевую точку на двумерном отображении и рассматривает три точки, ближайшие к целевой, в качестве компромиссного решения. Если компромиссное решение не выбрано, ЛПР задает кластер. При этом все, попавшие в кластер точки, фиксируются в качестве поликластерных. После этого ЛПР переходит к следующему двумерному отображению с тем же критерием по оси X и следующим критерием по оси Y. ЛПР назначает целевую точку на двумерном отображении и анализирует, нет ли среди трех точек, ближайших к целевой, поликластерных. Если поликластерных точек нет, ЛПР задает кластер. Если в кластер не попало поликластерных точек, ЛПР возвращается к предыдущему отображению и изменяет целевую точку и/или кластер. Если поликластерных точек, попавших в кластер, много, дальнейшее исследование проводится не на всем множестве альтернатив, а только на этом множестве точек. Если точек немного, ЛПР поочередно рассматривает следующие отображения, с фиксированным критерием по оси X, в качестве оси Y все оставшиеся критерии.
Третья методика получила название «сближение взглядов». Ее схема приведена на рис.3.21. Применяется в случае, если решение принимается группой ЛПР, позиции которых не столь близки, чтобы они могли назначить «общую» целевую точку, либо если существуют антагонистические позиции по ряду критериев. Суть ее в следующем. Каждое ЛПР назначает свою целевую точку. После этого они анализируют, нет ли среди трех точек, ближайших к своим целевым, точек, одновременно являющимися ближайшими ко всем целевым точкам. Если такие точки есть, они предлагаются в качестве компромиссных решений. Если нет, то рассчитывается центр тяжести целевых точек, и в качестве компромиссного решения предлагаются три точки, ближайшие к нему. Если компромиссного решения не выбрано, каждое ЛПР задает кластеры для своих целевых точек. Если в пересечение кластеров попало большое количество поликластерных точек, то дальнейшее исследование проводится не на всем множестве альтернатив, а только на этом множестве точек. Если точек немного, то предлагается выбрать компромиссное решение среди них. Если ни одна точка не попала в пересечение кластеров, то ЛПР начинают сближать целевые точки по направлению центра тяжести и/или изменять радиусы кластеров, пока в пересечении кластеров не окажется достаточное количество поликластерных точек.
