Скачать реферат

I. Введение. Постановка задачи Проблема ограниченности пропускной способности автодорог наиболее ощутимым образом проявляет себя в так называемых мегаполисах - городах с большим населением и концентрацией жителей. Данная проблема вызывает це-лый спектр негативных явлений, но наиболее ощутимой из них является про-блема автотранспортных пробок - и как следствие их целый комплекс подпроб-лем ,от экологического до социального плана. В связи с постоянным ростом населения городов данная проблема рано или поздно станет актуальной в большинстве населенных пунктов. В связи с этим проблему ограниченности пропускной способности автодорог будем рассматри-вать лишь в отношении относительно крупных населенных пунктов и для на-стоящего времени. Результаты рассмотрения данной проблемы будут примени-мы в перспективе и для других населенных пунктов, в которых данная проблема в настоящий момент времени не так остра. Взаимосвязь автодорог и города очевидна. Основными особенностями дан-ных объектов является их большой срок службы и высокая стоимость, что орга-нически приводит к положению о том, что данная проблема для настоящего времени может решаться при сохранении данных объектов в настоящем виде. Грубые экономические расчеты показывают, что воздействие на объекты перво-го типа (дороги) более предпочтительно, чем на объекты второго типа (дома), хотя тоже не безболезненно с экономической точки зрения. Существуют различные методики решения проблем такого плана, которые условно можно разделить на экстенсивные и интенсивные. Под первыми будем понимать методики коренного изменения существующих систем, а также созда-ние новых экземпляров систем. Под методиками второго типа (интенсивными) будем понимать приспособление к существующим системам, а также легкие, незначительные изменения в структуру рассматриваемых систем. Далее будут рассматриваться методики интенсивного, второго типа. Как уже было сказано, проблема ограниченности пропускной способности автодорог проявляется во множестве аспектов человеческой деятельности. Не-гативное воздействие многих из этих воздействий объективно, а также в чис-ленном виде оценить невозможно - в частности те же проблемы экологического или социального плана. Среди воздействий, ущерб от которых может быть вы-ражен в численной форме - это задержки в поставках отваров и прочие издерж-ки из-за задержки в прибытии какого-либо транспорта. Общие положения, принимаемые при рассмотрении пробле-мы ограниченности пропускной способности автодорог. Далее под понятием автодорога будет подразумеваться часть дороги, по ширина которой соответствует ширине части автодороги, на которой происхо-дит движение в одном направлении. Под пропускной способностью участка автодороги будем понимать макси-мальное количество единиц автотранспорта в единицу времени (достаточно большую относительно скорости автотранспорта, чтобы не проявились флук-туации в движении автотранспорта), способное проехать по данному участку дороги при данной скорости. Пропускная способность участка дороги зависит от множества факторов, которые можно разделить на две категории - постоян-ные (в условиях данного подхода рассмотрения) и варьируемые. К первой категории при рассмотрении лишь интенсивной методики рассмотрения проблемы относятся: • ширина автодороги - как уже было сказано, данный параметр может быть изменен при больших экономических (порой даже астрономических вели-чин) затратах, поэтому считаем данный параметр постоянным; • ширина автотранспортного средства - те же замечания, что и для предыду-щего пункта; • длина автотранспортного средства - те же замечания, влияет лишь на макси-мальную скорость передвижения по криволинейным участкам; • максимальная скорость транспортного средства - совершенно очевидно, что максимальная скорость, развиваемая потоком автотранспорта на дороге ог-раничена минимальной из максимальных скоростей автотранспортных средств, передвигающихся по автодороге. Здесь так же надо учитывать эф-фект, проявляющийся на автодорогах, ширина которых больше максималь-ной ширины автотранспортного средства - образование так называемых ря-дов, представляющих собой несколько колон автотранспортных средств, каждая из которых (колон) движется со своей скоростью, т.н. скоростью ря-да. • кривизна дороги - влияет на максимальную скорость автотранспорта. Ко второй категории - варьируемых параметров относятся следующие: • состояние покрытия дороги - оно влияет на максимальную скорость, кото-рую может развить транспортное средство. Изменение этого параметра свя-зано с ощутимыми экономическими расходами. • максимальная допустимая скорость передвижения автотранспортного сред-ства - ее влияние на максимальную скорость, которую способно развить транспортное средство, мягко говоря, очевидно. Относя данный параметр к варьируемым, мы имеем ввиду предположение, что данным вопросом долж-ны заниматься управляющие структуры. • распределение автотранспорта по автодорогам. Задача-минимум, которая стоит у автодорог - пропускание определенного количества автотранспорта. Причем это количество зависит от времени - време-ни суток, дня года = дня недели, сезона, наличия праздников. Также следует от-метить, что среднегодовой объем автотранспорта изменяться с годами. Что в целом делает пропускную способность автодорог конечной? Ответ - скорость передвижения автотранспорта по дороге. Если бы скорость автотранспорта на дорогах стала бы бесконечной, то пропускная способность тоже бы устремилась к бесконечности. Но по концепции, выбранной нами, скорость не есть варьи-руемый параметр. Одной из простейших мер повышения пропускной способности автодорог могло быть группировка автотранспорта по скорости. Как уже было замечено выше, минимальная из максимальных скоростей автотранспортных средств и есть скорость, с которой движется транспорт по автодороге. При группировке транспортных средств по скоростям средняя максимальная скорость транспорта приближается со скоростью передвижения по автодороге. Данный метод увели-чения пропускной способности уже широко применяется на практике в виде ор-ганизации потока транспорта в ряды. Очевидно, что количество рядов, которые могут быть сформированы на дороге меньше или равно ширины дороги, делен-ной на максимальную ширину автотранспортного средства. Данный факт может быть учтен при строительстве новых дорог, хотя большое количество рядов не оправдано из-за возрастания потенциальной возможности столкновения транс-порта при перемещении из одного ряда в другой. Другой возможной мерой повышения пропускной способности автодорог является повышение лимита разрешенной максимальной скорости на автодоро-гах. Данный способ используется некоторыми водителями самовольно, неза-конно. Повышение лимита максимальной скорости ограничено опасностью все-возможных ДТП. Необходимо отметить еще один аспект автотранспортного движения. Цель передвижения транспортных средств в большинстве случаев - перевозка како-го-либо полезного груза из одного места в другое. Из-за специфики автодорог не всегда существует дороги из какого-либо пункта в данный. Данный пункт в этом случае достигается перемещением по некоторым существующим автодоро-гам вплоть до пересечения (соединения) с автодорогой, на которой лежит дан-ный пункт. В свою очередь из-за специфики города как объекта всегда сущест-вует хотя - бы одна дорога в любой выбранный потенциальный пункт назначе-ния/отправки. При данных обстоятельствах совершенно очевидно, что некото-рое снижение пропускной способности автодорог возможно из-за неоптималь-ного перемещения автотранспорта по автодорогам в условиях существования нескольких альтернативных маршрутов передвижения. Именно оптимизации передвижения автотранспорта по существующей системе дорог и посвящены большинство разделов данной работы. Общие особенности подхода методов этой работы. Итак, данная работа посвящена методам оптимального распределения пото-ка транспорта по сети автодорог. Основной особенностью данного подхода яв-ляется его нетребовательность к финансам. Методы, рассмотренные в данной работе, не заключаются как в полном сносе города и постройке широких высо-коскоростных дорог, так и их ремонта. Они заключаются в реорганизации пото-ка транспорта в соответствии с оптимальными маршрутами, полученными в ре-зультате применения алгоритмов теории графов. Данные методы могут быть адаптированы и использованы как ответственной за разрешение поставленной проблемы организацией, так и коммерческими структурами со значительным грузо- и товарооборотом - но не в целях увеличения пропускной способности, а в целях сокращения транспортных расходов - таким образом эти методы уни-версальны и пригодны для решения целого спектра задач. Следует также отметить, что методы, будучи интенсивными по свой приро-де будут иметь предел применения, и на некотором этапе развития города воз-можно применение экстенсивных методов, таких как постройка новой дороги и ремонт части старых. Предел этих методов будет достигнут при тотальном их использовании. Если после их тотального применения пропускная способность некоторых автодорог будет недостаточна, то возникнет необходимость приме-нения экстенсивных методов. Также следует отметить, что для применения ме-тодов данной работы требуемом количестве необходима достаточно точная ин-формация. Кроме того, алгоритмы теории графов, применяемые приведенными методами, при объеме информации о достаточно большом городе будут требо-вать вычислительные мощности современных компьютеров класса main-frame или выше. II. Методы устранения проблемы