Маршрутизація транспортного засобу з оптимальним за часом динамічним міським шляхом руху

Анотація

Ключова мета цього дослідження - синхронізувати транспортні потоки, оптимізувати використання транспортних артерій по всьому місту, запобігти заторам і супроводжувати кожен транспортний засіб до місця призначення так, щоб час, витрачений на поїздку, був мінімальним. В результаті загальний час, проведений автомобілями в дорозі, значно скоротиться, а екологічні показники відповідно покращяться.

Об'єктом дослідження є транспортна мережа міста, представлена у вигляді зваженого орієнтованого неплоского мультиграфа (ЗОНМ). Ключова перевага використання теорії графів для побудови оптимальних маршрутів базується на наступних обставинах: 1). теорія графів розробила багато алгоритмів побудови оптимальних маршрутів (алгоритм Дейкстри, алгоритм Флойда-Уоршалла, алгоритм А-зірки та ін.); 2). теорія графів є теоретичною і практичною основою логістики, в тому числі міського транспорту. Для побудови маршруту в такому мультиграфі використовується алгоритм A-зірка, який прокладає оптимальний за часом (t-оптимальний) маршрут між двома обраними вершинами графа.

Дослідження створює реальну перспективу вирішення проблеми заторів за рахунок використання спеціального програмного алгоритму, орієнтованого на прокладання оптимальних маршрутів та використання графів, які, в свою чергу, моделюють транспортну мережу міста.

Принциповим питанням є представлення транспортної мережі міста у вигляді електронної карти та відображення на ній GPS-ідентифікаторів транспортних засобів, що беруть участь у дорожньому русі. Відображення "транспортний рух міста → електронна карта" дає можливість отримати дані про рівень завантаженості транспортної мережі. Використання електронної карти міста дозволяє спроектувати на неї GPS-координати кожного транспортного засобу. Таким чином, транспортна мережа міста знаходиться під повним контролем центру управління транспортом (ЦУТ), який має реальну можливість взаємодіяти з кожним транспортним засобом і постійно коригувати його маршрут, обираючи t-оптимальний. Коригування маршруту здійснюється через канал General Packet Radio Service (GPRS) у вигляді голосових команд, як у звичайній GPS-навігації. Однак специфіка полягає в наступному: 1). навігація здійснюється в режимі онлайн; 2). прокладаються t-оптимальні маршрути з урахуванням дорожньої ситуації в кожен момент часу.

Таким чином, розроблено великомасштабну транспортну міську дорожню мережу у поєднанні з комп'ютерною програмою. Робота має прикладний характер, а її результати можуть бути використані для ефективного регулювання дорожнього руху в мегаполісах з метою мінімізації проїзду кожного транспортного засобу за обраним маршрутом.