Моделирование транспортных потоков

3. Транспортный поток нестабилен и многообразен
Актуальность данной темы:
1. Критерии качества управления дорожным движением противоречивы
4. Дорожные условия непредсказуемы
2. Исполнение решений по управлению дорожным движением приводит к непредвиденным результатам.

Непредсказуемость поведения каждого водителя-выбор маршрута, манера вождения и проч.;
Влияние случайных факторов (ДТП, погода и проч.) и флуктуаций (изменений), связанных с сезонами, выходными и праздничными днями и т.п.
Специфика транспортной системы:

В отличие от западных стран, в России отсутствуют системы организации приоритета маршрутного и специального транспорта, оперативного мониторинга, управления и перераспределения транспортных и пассажирских потоков.
Особенности российских транспортных потоков

Модели-аналоги
Модели следования за лидером
Вероятностные модели
Классы моделей транспортных потоков

-движение транспортного средства подобляется какому-либо физическому потоку (гидро- и газодинамические модели).
Этот класс моделей принято называть макроскопическими.
Транспортный поток можно рассматривать как поток в котором сохраняется и существует взаимнооднозначная зависимость между скоростью и плотностью транспортного потока.
Первое допущение - средняя скорость потока в каждый момент времени должна соответствовать равновесному значению при данной плотности автомобилей на дороге.
Второе допущение - Равновесная ситуация - чисто теоретическое допущение и может наблюдаться только на участках дорог без пересечений.
Поэтому часть исследователей отказались от непрерывных моделей, часть рассматривает их как слишком грубые.
Модели-аналоги

Предположение о наличии связи между перемещением ведомого и головного автомобиля. По мере развития теории в моделях этой группы учитывалось время реакции водителей, исследовалось движение на многополосных дорогах, изучалась устойчивость движения.
Этот класс моделей называют микроскопическими.
Модель следования за лидером

Транспортный поток рассматривается, как результат взаимодействия транспортных средств на элементах транспортной сети. В связи с жестким характером ограничений сети и массовым характером движения в транспортном потоке складываются отчетливые закономерности формирования очередей, интервалов, загрузок по полосам дороги и т. п.
Эти закономерности носят существенно стохастический характер.
Стохастическая модель

Свободный поток. Пока дорога не загружена, водители придерживаются желаемой скорости, свободно переходя на соседние полосы. На этой стадии автомобили сопоставимы с потоком свободных частиц.
Синхронизированный поток. Когда дорога становится переполненной, водители теряют возможность свободно маневрировать и вынуждены согласовывать свою скорость со скоростью потока. Эта стадия подобна потоку воды.
Широкие перемещающиеся пробки. Здесь автомобили (группы автомобилей) подобны кусочкам льда, движущимися в потоке жидкости.
Старт - стоп движение. При большом скоплении автомобилей движение потока приобретает прерывистый характер. На этой стадии транспортный поток можно уподобить потоку замерзающей воды, автомобили становятся на какой-то промежуток времени как бы "приклеенным" к данной точке дороги.
Классификация фаз потока

TransNet — программа, предназначенная для математического моделирования транспортных потоков.
Моделирование транспортных потоков с помощью программ
Основная задача TransNet - прогноз автомобильных и пассажирских потоков в транспортных сетях. Объектом моделирования может служить как транспортная система крупного города или городской агломерации, так и система дорог федерального или регионального уровня (включая платные дороги).

PTV VISUM – служит для обработки статистической информации и построения в результате обработки матрицы спроса на транспортное обслуживание(или матрицы передвижений)
Программа позволит создать оптимальную модель транспортного потока на улицах города, которой можно будет руководствоваться при планировании работ на улично-дорожной сети. Помимо разгрузки транспортных потоков на магистралях программа способна в будущем решать задачи по размещению и режиму работы светофоров.