Введение к работе
Актуальность исследования
Транспорт (от лат Transport а re - перевожу, перемещаю, переношу) - в общем смысле перемещение людей и грузов, одна из важнейших отраслей материального производства Среди известных видов транспорта именно наземный, и в первую очередь автомобильный транспорт, наиболее тесно связан с повседневной жизнью населения, образуя вместе с ним сложную социально-экономическую систему, управление которой осуществляется, главным образом, посредством принятия (выбора) управленческих решений Методологический базис данной предметной области хорошо согласуется с результатами теории активных систем
Теория активных систем (ТАС) - раздел теории управления социально-экономическими системами, изучающий свойства механизмов их функционирования, обусловленные проявлениями активности участников системы Основным методом исследования является математическое (теоретико-игровое) и имитационное моделирование За тридцать лет своего развития в ТАС были разработаны, исследованы и внедрены множество эффективных механизмов управления, соответствующие модели и методы находят применение при решении широкого круга задач управления в экономике и обществе - от управления технологическими процессами до принятия решений на уровне регионов и стран
Полученные результаты нашли отражение в сотнях публикаций (примерная оценка общего числа публикаций в рамках ТАС - около двух тысяч) По основным своим подходам и используемым методам исследований теория активных систем чрезвычайно тесно связана с такими разделами теории социально-экономическими системами как теория иерархических игр (или информационная теория иерархических систем - научная школа Н Н Моисеева и Ю Б Гермейера, развиваемая в основном сотрудниками ВЦ РАН и МГУ -ФИ Ерешко, А Ф Кононенко, В В Федоров и др , киевская школа теории управления сложными системами (В Л Волкович, В С Михалевич и др), разделы экономико-математического моделирования, исследующие задачи согласованного планирования, и программно-целевого планирования (К А Багриновский, В Л Макаров, Г С Поспелов, В А Ириков и др ), управление проектами (В И Воропаев, Д И Голенко-Гинзбург и др), теория контрактов (theory of contracts (ТК), развиваемая в основном зарубежными учеными - О Hart, В Holmstrom и др , и исследующая задачи стимулирования в условиях вероятностной неопределенности, теория реализуемости (implementation theory (ТР) как раздел mechanism design, также развиваемая в основном зарубежными учеными - Е Maskin, R Myerson и др , и исследующая задачи реализуемости соответствий группового выбора механизмами планирование, а также их свойства - не-манипулируемость и др
Улично-дорожная сеть (УДС) города создается десятилетиями, и для ее изменения необходимо время и значительные инвестиции Структура и протяженность УДС города создаются на основе генеральных планов развития, ориентированных на определенный уровень автомобилизации В течение длительного времени в нашей стране приоритет в развитии транспортного обслуживания отдавался общественному пассажирскому транспорту и в качестве расчетного уровень автомобилизации городов принимался 60 авт/1000 жителей Именно на этот уровень автомобилизации и была создана вся транспортная инфраструктура и система управления дорожным движением современных российских городов
Основными ее недостатками являются
малая удельная плотность магистральных улиц и неразвитость сети местных улиц,
низкая пропускная способность улиц и пересечений,
совмещенное движение общественного пассажирского транспорта, легкового и грузового движения,
применение для регулирования движения устаревших методов и технических средств, ориентированных на движение транспортных потоков малой плотности,
отсутствие системы информационного обеспечения городского движения,
практическое отсутствие системы обеспечения парковок в городе,
отсутствие специализированных дорог и маршрутов в УДС для движения грузовых автомобилей,
административные барьеры в транспортном обеспечении совместной работы УДС города, пригородной и реакреционной зон города
Активная автомобилизация крупнейших городов Западной Европы, начавшаяся в 50-е годы, проходила практически по одной закономерности для всех стран линейный рост количества автомобилей до уровня 300-350 авт /1000 жителей, затем замедление роста и стабилизация при уровне 550±50 авт/1000 жителей Темпы автомобилизации российских городов, особенно таких мегаполисов, как Москва, С -Петербург, несколько больше, чем западноевропейских городов периода достижения ими уровня 300 авт /1000 жителей, но спад темпа наблюдается так же при уровне 250-300 авт /1000 жителей Есть основание ожидать в российских городах предельный уровень автомобилизации порядка 550 авт/1000 жителей к 2020-2025 годам, что в полтора раза больше уровня, достигнутого сегодня на большей части территории России Это требует пересмотра всей стратегии развития городов и улично-дорожной сети
Возможности многофункциональной компьютерной технологии, которая уже более 20 лет успешно решает оптимизационные задачи организации и управления дорожным движением в развитых европейских странах, следующие
моделирование существующих и прогнозируемых транспортных потоков,
включение в модель всей сети дорог и сети линий общественного транспорта, разработка комплексных транспортных схем,
анализ и оценка правил и интенсивности движения,
отработка сценариев типа «что будет, если »,
планирование транспортной инфраструктуры общественного транспорта,
создание платформы для транспортно-информационных систем,
прогнозирование транспортных пробок,
выбор оптимальной организации движения на перекрестке и оценка пропускной способности для каждого варианта движения,
анализ пропускной способности и движения в зоне остановок с учетом приоритета общественного транспорта,
оптимизация работы сигнальных устройств,
анализ «узких» мест,
сравнение различных вариантов пунктов пересечения (круговое движение, регулировка направления движения, направляющие сигнальные устройства и развязки),
создание правил управления движением транспортных средств на автострадах и улицах
Дорожное движение по транспортной сети относится к классу сложных систем, которые должны исследоваться с позиций системного подхода, опирающегося на многомодельность Наиболее важными в отношении возможностей исследования проблем дорожного движения являются имитационные модели, которые, по определению, обладают объективными гносеологическими корнями
С другой стороны, принятие решений в задачах управления транспортными потоками имеет антропогенную природу, находящуюся под влиянием человеческого фактора Отсюда возникает потребность в построении новой парадигмы научных исследований в данной предметной области, заключающейся в сбалансированном отношении объективного и субъективного на стадии принятия управленческих решений
Таким образом, актуальность исследования обусловлена сложившимся противоречием между различными подходами к задачам поддержки принятия решений, отличающимися гносеологическими корнями используемых классов моделей объективными и субъективными, при разработке эффективных автоматизированных систем управления транспортными потоками и отсутствием адекватной сложности данной проблемы парадигмы научного исследования, обеспечивающей основу принятия технических и управленческих решений большого народно-хозяйственного значения
Цель исследования заключается в разработке и развитии парадигмы сбалансированного отношения объективного и субъективного в задачах поддержки принятия управленческих решений для обоснования эффективных подходов к развитию автоматизированных систем управления транспортными потоками
Достижение цели исследования потребовало решения следующих частных задач-
создание методологических основ современной парадигмы многомодельной поддержки принятия управленческих решений,
разработка концепции представления транспортных потоков на альтернативной вероятностным подходам основе,
приведение моделей транспортного потока с вероятной неопределенностью к альтернативным агрегированным моделям с меньшей степенью неопределенности,
разработка принципов моделирования процессов прохождения транспортными потоками промышленного значения элементов улично-дорожной сети,
разработка модели обобщения гетерогенных результатов моделирования дорожного движения и поддержки принятия решений по совершенствованию системы управления транспортными потоками,
описание моделей объектов и управлений в условиях нечеткой неопределенности,
разработка методических основ принятия решений на этапах разработки и эксплуатации перспективных автоматизированных и телематических систем управления дорожным движением
Объектом исследования является множество транспортных потоков в промышленном центре
Предмет исследования - зависимость обоснованности и эффективности подходов к развитию автоматизированных систем управления транспортными потоками от сбалансированности отношения объективности и субъективности в задачах поддержки принятия управленческих решений
Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций диссертации подтверждена анализом и корректным обоснованием предложенных математических моделей, а также результатами практического применения
Научная новизна выполненного в диссертации исследования заключается в создании и развитии методологических основ парадигмы сбалансированного отношения объективного и субъективного в задачах поддержки принятия управленческих решений для обоснования эффективных подходов к развитию автоматизированных систем управления транспортными потоками, включающей в себя модели и методы двух классов, опирающихся как на агрегированное представление транспортных потоков в условиях пелетонообразующих
факторов, так и на конструирование предпочтений лиц принимающих решения (ЛПР) в условиях человеческого фактора
На защиту выносятся следующие научные положения
Парадигма сбалансированного отношения объективного и субъективного в задачах поддержки принятия управленческих решений для обоснования эффективных подходов к развитию автоматизированных систем управления транспортными потоками
Концепция агрегирования транспортных потоков на основе учета пеле-тонообразующих факторов, дополненная процедурой приведения моделей дорожного движения с вероятностной неопределенностью к моделям со слабо-проявленной при больших значениях параметра распределения Пуассона интервальной неопределенностью, позволяющая применить имитационное моделирование в задачах автоматизированного управления транспортными потоками как достаточно доступный и эффективный метод исследования дорожного движения
Метод имитационного моделирования прохождения основных пелето-низированных транспортных потоков промышленного центра через элементы улично-дорожной сети, методически обеспечивающий оценивание показателей качества управления дорожным движением
Модели поддержки принятия управленческих решений на транспорте с учетом человеческого фактора - предпочтений лица принимающего решение
Методические основы принятия решений при управлении дорожным движением
Практическая значимость результатов исследования заключается в разработке алгоритмов, прикладных программных средств и обоснованных рекомендаций для поддержки принятия решений при формировании стратегии развития автоматизированных систем управления транспортными потоками
Результаты диссертационного исследования использованы при организации и управлении дорожным движением ГИБДД Пермского края, подтвердив большую экономическую и социальную эффективность для региона и могут быть использованы специалистами при разработке мер по улучшению состояния дорожного движения в масштабе страны
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на Всероссийской научно-практической конференции Пермского НЦ УрО РАН, Пермского филиала ИЭ УрО РАН (15 апреля 2004 г), международном семинаре (Варна, июль 2004 г), конференции Пермского ЦНТИ (ноябрь 2004 г, декабрь 2005 г, ноябрь 2006 г ), а также на технических совещаниях НИИУМС, ГИБДД и администрации Пермского края
Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 научных труда, в том числе, монография
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и содержит 248 страниц основного текста
