ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАРШРУТОВ ДВИЖЕНИЯ ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА В ПРОГРАММЕ ANYLOGIC

SIMULATION OF MODELING OF URBAN TRANSPORT ROUTES IN THE ANYLOGIC PROGRAM

Artem Aleksandrenko

Postgraduate student Siberian State Transport University

Russia, Novosibirsk

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается процесс создания модели участка транспортной инфраструктуры общественного транспорта города Новосибирск с использованием программного обеспечения AnyLogic. Описываются ключевые этапы создания модели. Проведены несколько имитаций, позволяющий определить адекватность модели. Созданная модель позволяет задавать маршруты движения транспорта, остановки, потоки пассажиров, что позволит планировать движение трамваев без необходимости проведения натурных испытаний, а также оценивать оптимальность расписания и расположения пересадочных узлов для различных маршрутов при дальнейших исследованиях.

ABSTRACT

This article discusses the process of creating a model of a section of public transport infrastructure in Novosibirsk using AnyLogic software. The key stages of creating the model are described. Several simulations were conducted to determine the adequacy of the model. The created model allows you to set transport routes, stops, passenger flows, which will allow you to plan tram traffic without the need for full-scale testing, as well as evaluate the optimality of the schedule and location of transfer hubs for various routes in further research.

Ключевые слова: имитационное моделирование, общественный транспорт, AnyLogic, транспортная инфраструктура, оптимизация, планирование, сценарный анализ

Keywords: simulation modeling, public transport, AnyLogic, transport infrastructure, optimization, planning, scenario analysis.

Городской транспорт общественного пользования (ГТОП) является неотъемлемой частью пассажирских перевозок. Оптимальный логистический расчет и распределение маршрутов следования городского транспорта общественного пользования по магистральной сети города существенно ускоряет время доставки пассажиров в конечный пункт назначения, что приводит к сокращению периода оборота денежных средств перевозчиков.

Современная пассажирская транспортная система должна отвечать интересам всех участников транспортного процесса, а главная цель функционирования системы направлена на повышение качества и безопасности транспортного обслуживания пассажиров [1, С.283].

В рамках аналитического обзора литературы выявлено, что передовыми методами анализа и оптимизации транспортных систем является моделирование [2, 3, 4]. Однако имитационное моделирование ранее не применялось для анализа возможности внедрения трамвайной линии в уже существующую инфраструктуру города Новосибирск.  

Имитационное моделирование является мощным инструментом для анализа и оптимизации транспортных систем, позволяя исследовать различные сценарии и оценивать влияние изменений на эффективность работы общественного транспорта.

В данной статье рассматривается процесс создания модели участка транспортной инфраструктуры общественного транспорта города Новосибирск с использованием программного обеспечения AnyLogic. AnyLogic предоставляет гибкие возможности для моделирования, включая поддержку различных подходов, таких как агентное, дискретное и системное моделирование. Это делает его идеальным инструментом для анализа сложных транспортных систем, где взаимодействие множества факторов может существенно влиять на результаты.

Для изучения эффективности планирования трамвайных маршрутов в одном из районов Новосибирска была создана имитационная модель в среде AnyLogic. Применение этой модели позволяет планировать движение трамваев без необходимости проведения натурных испытаний, а также оценивать оптимальность расписания и расположения пересадочных узлов для различных маршрутов.

Поскольку точность результатов моделирования напрямую связана с соответствием модели реально исследуемому объекту, в разработке модели использовалась ГИС-карта города Новосибирск, что обеспечивает максимальное приближение к действительным условиям.

Созданная структурная схема модели трамвайного транспорта представлена ниже, на рисунке 1. Данная схема позволяет задавать различные сценарии для получения оптимального результата. Параметры, которые могут быть изменены в модели: длина маршрута, объем пассажиропотока, вместимость ТС, средняя скорость движения и предпочтения пассажиров.

На рисунке 2 представлена визуализация структурной модели, позволяющая задать такие параметры, как масштаб и размеры выполняемого имитационного моделирования.

Рисунок 1. Структурная схема модели трамвайного транспорта

Рисунок 2. Визуализация структурной модели в необходимом масштабе

Схема визуализации перемещения пассажиров от точки А в точку В для наглядной демонстрации перемещения пассажиров из одной точки в другую тремя способами, верхняя линия – трамвай, средняя пунктирная – пешеходы, нижнее кольцо – автобусный транспорт и переход до точки В пешком, так как автобусная остановка и трамвайная не совпадают .

Трамваи перевозят пассажиров в пункты назначения, следуя заданным маршрутам движения. Управление поведением агентов осуществляется с помощью структурной схемы, описывающей движение транспортного средства, процесс посадки и высадки пассажиров. Событиями, инициирующими изменение состояний в дискретно-событийной модели, являются появления пассажиров и трамвая на остановках.

Диаграмма состояний представлена на рисунке 1. Она включает следующие состояния:

pedSource1 – появление пассажиров на остановке А

timeMeasureStart– начало измерения времени нахождения пассажира в пути от пункта А до пункта В

waitA- ожидание пассажиром появления трамвая на остановке

boardA – выход к очереди на посадку пассажиров на остановке;

exitPedModelA – переход в очередь на посадку

inTrainA – перемещение пассажиров в трамвай

enterPedModelB – выход из трамвая на остановку

walktoB – переход до точки В

timeMeasureend1 – окончание измерения времени нахождения пассажира в пути от пункта А до пункта В

pedSinkB – удаления пассажиров из модели

trainSource – создание трамвая на остановке

stopA – остановка трамвая для посадки пассажиров

pickup – посадка пассажиров в трамвай

fromAtoB – поездка из точки А в точку В

ropoffB – высадка пассажиров

stopB – остановка в точке В

fromBtoA – перемещение из точки В к точке А

Рассматривая только визуализацию структурной модели для трамвая, можно наглядно разделить временной промежуток на этапы, в соответствии с состояниями структурной схемы.

Рисунок 3. Визуализация структурной модели (только для трамвая)

Точка 1 - pedSource1 – появление пассажиров на остановке А

1-2 - timeMeasureStart– начало измерения времени нахождения пассажира в пути от пункта А до пункта В

3 - waitA- ожидание пассажиром появления трамвая на остановке

4 - boardA – выход к очереди на посадку пассажиров на остановке;

5 - exitPedModelA – переход в очередь на посадку

6 - InTrainA – перемещение пассажиров в трамвай

7 - enterPedModelB – выход из трамвая на остановку

8-9 - walktoB – переход до точки В

Была выбрана улица, куда предполагалась добавление новой трамвайной ветки. Результаты имитационных экспериментов показали, что добавление трамвайной ветки положительно влияет на среднюю скорость движения общественного транспорта, сокращая время в пути на 20-30% по сравнению с предыдущими маршрутами. Объем пассажиропотока увеличился на 25%, что подтверждает высокий интерес со стороны пользователей к новым маршрутам. При этом вместимость была достаточной для того, чтобы избежать превышения нагрузки на транспортные средства в часы пик.

Таблица 1.

Сравнение показателей работы общественного транспорта на рассматриваемом участке до и после добавления трамвайной ветки

Результаты показывают, что создание новой трамвайной ветки не только улучшило скорость, но и привело к росту популярности общественного транспорта.

Заключение

Созданная модель позволяет задавать маршруты движения транспорта, остановки, потоки пассажиров. Критерием эффективности работы транспортной системы является время задержки обслуживания. Этот параметр отображается в виде гистограмм для каждой остановки и системы в целом. Проведенные исследования подтвердили актуальность модели и доказали возможность ее использования для анализа реальных транспортных проблем в масштабе города.

Список литературы:

1. Дабиев Д. Ф., Дабиева У. М. Оценка транспортной инфраструктуры макрорегионов России // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 11-2. – С. 283-284.
2. Якимов М. Р., Нестерова А. С., Попов Ю. А. Транспортное планирование: транспорт общего пользования. –М.: "Агентство дорожной информации РАДАР", 2024. – 458 с
3. Якупова Г.А. Повышение безопасности дорожного движения на основе системного подхода с применением современных методов и моделей: дисс. канд. техн. наук – Казань, 2021. – С.174
4. Кадасев Д. А., Воронин Н. В. Особенности создания транспортной модели в программе ANYLOGIC // Сборник научных трудов «Транспорт и логистика: инновационное развитие в условиях глобализации технологических и экономических связей», Ростов-на-Дону: Ростовский государственный университет. путей сообщения, 2018. – С. 234 - 237