Особенности транспортного потока как объекта исследования

Первой и довольно очевидной особенностью городских транспортных потоков является их нестационарность, причем наблюдаются колебания их характеристик по крайней мере в трех циклах: суточном, недельном и сезонном.

Второй особенностью является стохастичность транспортных потоков, характеристики которых допускают прогноз только с определенной степенью вероятности. Останавливаясь на этом моменте подробнее, отметим, что транспортный поток в первом приближении ведет себя как традиционный технический объект и описывается теми же характеристиками, что и поток жидкости или газа: скоростью, плотностью интенсивностью и составом потока, связи между которыми достаточно хорошо исследованы и описаны как с помощью дифференциальных уравнений, так и другими методами. Транспортный поток движется по транспортной сети, в свою очередь обладающей определенными характеристиками, допускающими более или менее строгое описание. Как правило, достаточно просто описывается топология транспортной сети, длины и пропускные способности ее участков, сложнее - состояние покрытия, для оценки которого не существует общепринятой шкалы и методики. Характеристики транспортной сети тоже являются нестационарными. Состояние покрытия зависит от погодных условий, топология сети - от градостроительных мероприятий и просто от проведения дорожных работ. Естественно, транспортная сеть влияет на характеристики транспортных потоков, внося дополнительный элемент нестационарности. Кроме того, на транспортные потоки могут влиять разнообразные случайные события: дорожно-транспортные происшествия, выход пешеходов на проезжую часть и так далее.

Третьей особенностью дорожного движения как объекта управления является неполная управляемость, суть которой состоит в том, что даже при наличии у системы управления полной информации о транспортных потоках и возможности доведения управляющих воздействий до каждого водителя, эти воздействия в ряде случаев в принципе могут носить только рекомендательный характер. Эта особенность делает весьма проблематичным достижение глобального экстремума любого критерия управления.

Четвертой особенностью, относящейся уже не только к собственно дорожному движению, объединяющему транспортные потоки, движущиеся по транспортной сети, но и к системе управления ими, относится множественность критериев качества управления. Дорожное движение в районе или городе, управляемое определенным образом, обладает некоторыми синтетическими характеристиками, среди которых могут быть названы: транспортная работа, задержка, скорость сообщения, число дорожно-транспортных происшествий, объем вредных выбросов атмосферу и так далее. Большинство перечисленных характеристик взаимосвязаны, но назвать одну из них главной или даже однозначно ранжировать их не представляется возможным.

Пятой особенностью дорожного движения как объекта управления является сложность и даже невозможность замера практически всех характеристик качества управления. Так, оценка величины транспортной работы требует либо наличия датчиков транспортных потоков на всех направлениях их движения, либо использования данных аэрофотосъемки, либо проведения трудоемкого ручного обследования. В России ситуация осложняется отсутствием надежных и недорогих технических средств (датчиков), предназначенных для получения данных о транспортных потоках.

Наконец, необходимо отметить принципиальную невозможность проведения масштабных натурных экспериментов в сфере управления дорожным движением. Эта невозможность предопределена, во-первых, необходимостью обеспечения безопасности движения, во-вторых, материальными и трудовыми затратами на проведение эксперимента (изменение разметки и дислокации дорожных знаков) и, в-третьих, тем что серьезные изменения в комплексной схеме организации движения затрагивают интересы большого количества людей - участников движения.

Вопросы для повторения

1. Перечислите пять основных особенностей ТП как объекта моделирования?
2. Чем обусловлена нестационарность ТП?
3. Что такое стохастичность ТП?
4. Почему ТП обладает свойством стохастичности?
5. Почему управляющие воздействия на ТП могут носить только «рекомендательный» характер?
6. Перечислите известные Вам критерии качества регулирования и докажите их противоречивость.
7. В чем состоит сложность экспериментального исследования ТП?