Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2022.Т. 40. №3. C. 72-87. ISSN 2079-6641

Содержание выпуска

Read English Version US Flag

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

УДК 004.942:656.1

Научная статья

Модель транспортного потока, основанная на взаимодействии частиц с потенциалом действия

О. П. Бобровская¹², Т. В. Гавриленко¹², В. А. Галкин¹²

¹Сургутский филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, 628426, Тюменская обл., ХМАО — Югра, г. Сургут, ул. Энергетиков, д. 4.
²БУ ВО «Сургутский государственный университет», 628412, Тюменская обл., ХМАО — Югра, г. Сургут, пр. Ленина, д. 1
E-mail: o-bobrovskaya@mail.ru

Современное бурное развитие беспилотных автомобилей ставит вопрос оценки последствия их внедрения на транспортный поток, что делает актуальной задачу создания смешанной модели. Объектом исследования статьи является транспортный поток. Цель — создать адекватную модель на основе идеи потенциала действия, при которой автомобили представляются частицами, притягивающими или отталкивающими друг друга на определенном расстоянии. Рассмотрены существующие программные продукты, реализующие различные микроскопические модели транспортного потока. Описана предлагаемая математическая модель, включающая два вида автомобилей: автоматы, строго подчиняющиеся правилам, и автомобили с реальными водителями, допускающими превышение скорости и ее случайные изменения. Разработана программа, реализующая созданную модель и позволяющая изменять ее параметры. Проведено сравнение макроскопических характеристик моделируемого потока с доступными значениями аналогов и работ других исследователей. Рассмотрено поведение моделируемых автомобилей при движении по замкнутой однополосной и двухполосной окружностям и однополосной восьмерке с пересечением проезжих частей. Даны результаты запусков модели для смешанного потока.

Ключевые слова: модель динамики транспортного потока, микроскопическая модель, имитационная модель, потенциал действия.

DOI: 10.26117/2079-6641-2022-40-3-72-87

Поступила в редакцию: 01.10.2022

В окончательном варианте: 15.11.2022

Для цитирования. Бобровская О. П., ГавриленкоТ. В., Галкин В. А. Модель транспортного потока, основанная на взаимодействии частиц с потенциалом действия // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2022. Т. 40. № 3. C. 72-87. DOI: 10.26117/2079-6641-2022-40-3-72-87

Контент публикуется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0
International (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Бобровская О. П., Гавриленко Т. В., Галкин В. А., 2022

Конкурирующие интересы. Конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответственность. Все авторы участвовали в написании статьи и полностью несут ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать.

Финансирование. Публикация выполнена в рамках гос. задания ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН (Выполнение фундаментальных научных исследований ГП 47) по теме № 0580-2021-0007 «Развитие методов математического моделирования распределенных систем и соответствующих методов вычисления».

Список литературы

  1. Hoogendoorn S., Bovy P.H. L. State-of-the-art of vehicular traffic flow modeling, J. Syst. Cont. Eng., 2001. Т. 215, №4, С. 283–303, DOI: 10.1243/0959651011541120.
  2. Власов А. А. Теория транспортных потоков : моногр. Пенза: ПГУАС, 2014. 124 с. ISBN 978-5-9282-1173-8.
  3. Mohmmadsina S. Microscopic Simulation Analysis of Connected and Autonomous Cars and Trucks at a Freeway Merge Area, Electronic Theses and Dissertations, 2021, https://scholar.uwindsor.ca/etd/8613.
  4. Zatmeh-Kanj S., Toledo T. Car Following and Microscopic Traffic Simulation Under Distracted Driving,Transp. Res. Rec., 2021. vol. 2675, no. 8, pp. 643–656, DOI: 10.1177/03611981211000357.
  5. Olstam J. J., Tapani A. Comparison of Car-following models, VTI meddelande 960A, 2004 https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:673977/FULLTEXT01.pdf. 36+2Appendices с.
  6. Van Aerde M., Hellinga B., Baker M., Rakha H.INTEGRATION: An Overview of Traffic Simulation Features, Published as a conference paper at Transportation Research Board Annual Meeting Washington, D.C., 1996, https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.116.4552.
  7. SUMO. Definition of Vehicles, Vehicle Types, and Routes [Электронный ресурс]., URL: SUMO. Definition of Vehicles, Vehicle Types, and Routes (дата обращения: 06.07.22).
  8. Lopez P.A., Behrisch M., Bieker-Walz L., Erdmann J., Fl¨otter¨od Y.-P., Hilbrich R., L¨ucken L., Rummel J., Wagner P., Wiener E. Microscopic Traffic Simulation using SUMO, 2018 IEEE ITSC, 2018, С. 2575–2582, DOI: 10.1109/ITSC.2018.8569938.
  9. Treiber M. traffic-simulation.de [Электронный ресурс]., URL: https://trafficsimulation. de/ring.html (дата обращения: 06.07.22).
  10. Швецов В. И. Математическое моделирование транспортных потоков, Автомат. и телемех., 2003. №11, С. 3–46.
  11. Sugiyama Y., Fukui M., Kikuchi M., Hasebe K., Nakayama A., Nishinari K., Tadaki S., Yukawa S.Traffic jams without bottlenecks—experimental evidence for the physical mechanism of the formation of a jam, New J. Phys., 2008. Т. 10, №3, С. 033001, DOI: 10.1088/1367-2630/10/3/033001.
  12. Lu Q., Tettamanti T., H¨orcher D., Varga I. The impact of autonomous vehicles on urban traffic network capacity: an experimental analysis by microscopic traffic simulation,Transportation Letters, 2020. Т. 12, №8, С. 540–549, DOI: 10.1080/19427867.2019.1662561.

Бобровская Ольга Павловна – аспирант ФГУ «ФНЦ НИИСИ РАН»; инженер отдела биофизики, Сургутский филиал ФГУ «ФНЦ НИИСИ РАН», БУ ВО «Сургутский государственный университет», г. Сургут, Россия, ORCID 0000-0001-7045-9085.

Гавриленко Тарас Владимирович – кандидат технических наук, доцент, заместитель директора, Сургутский филиал ФГУ «ФНЦ НИИСИ РАН», БУ ВО «Сургутский государственный университет», г. Сургут, Россия, ORCID 0000-0002-3243-2751.

Галкин Валерий Алексеевич – доктор физико-математических наук, профессор, директор, Сургутский филиал ФГУ «ФНЦ НИИСИ РАН», БУ ВО «Сургутский государственный университет», г. Сургут, Россия, ORCID 0000-0002-9721-4026.

Read articleСкачать статью