Динамические модели

Проезд через перекресток регулируется автоматическим светофором.2.2 Описание используемой технологии проектированияТехнология проектирования основана на использовании программной среды Anylogic.Основу проектирования составляет агентное моделирование. Объекты моделирования (автомобили, светофоры и т.д.) выступают в качестве объектов в системе моделирования, взаимодействуя в процессе симуляции. Поведение агентов описывается вероятностными характеристиками.Процедура создания модели перекрестка состоит из нескольких этапов:Создание дорожной сети;Создание модели собственно перекрестка;Создание модели светофора;Создание агентов – автомобилей, автобусов;Создание диаграммы процесса;Организация сбора статистики;Проведение простого эксперимента;2.3. Описание процесса имитационного моделирования системы2.3.1. Создание дорожной сетиЗа основу берется снимок моделируемого перекрестка (рис. 2.1).Рис. 2.1 – Снимок моделируемого перекресткаВначале создается новая модель и задается ее рабочий каталог. Это выполняется из меню «Файл/Создать» или с начальной страницы программы «Создать модель» (рис. 2.2).Рис. 2.2 – Создание новой моделиВ ней уже имеется один тип агента Main и эксперимент Simulation. Агенты - это главные строительные блоки модели AnyLogic. В нашем случае агент Main послужит местом, в котором мы зададим всю логику модели: здесь мы создадим дорожную сеть и зададим движение транспорта на диаграмме процесса.Создание дорожной разметки будем выполнять с помощью «Библиотеки дорожного движения» (рис. 2.3). Разметка наносится поверх изображения на снимке.Рис. 2.3 – Библиотека дорожного движенияПоследовательно выполняется рисование дорожных участков: нижнего (по схеме), правого, верхнего и левого.Далее в схему добавляются пункты автобусных остановок и парковок автомобилей. В точке пересечения отрезков дорог создается модель перекрестка.На модели собственно перекрестка задается схема движения транспорта при пересечении перекрестка (рис. 2.4).Рис. 2.4 – Схема движения автотранспорта по перекресткуДля трехполосных участков предусмотрена следующая схема проезда: с левых рядов разрешен только поворот налево, средний ряд предназначен для проезда в прямом направлении, из правого ряда осуществляется поворот направо.На двухполосных участках проезд прямо разрешен из любого ряда, а из левого и правого рядов осуществляется поворот в соответствующем направлении. Схема движения задается стрелками.Законченный вид дорожной сети представлен на рис. 2.5.Рис. 2.5 – Разметка дорожной сетиГрафик работы светофора задается с помощью панели свойств (рис. 2.6).Рис. 2.6 – График работы светофораГрафик построен следующим образом:для каждого направления движения (lineleft, lineup, linedown, lineright) задается последовательность фаз переключения цветов с указанием длительности фазы.Желтый свет загорается на 3 секунды. Длительность фаз красного и зеленого цветов задается в виде параметров 10и 15 секунд.Создание агентов начинается с вкладки «Палитра/Библиотека дорожного движения». Тип автомобиля помещается на рабочее поле модели. Появляются вкладки создания агента из нескольких шагов. На первом шаге (рис. 2.7) выбирается имя агента и опция «Создать новый тип агента с нуля».Рис.2.7 – Создание нового типа агентаВыбирается фигура для анимации (рис. 2.8).Рис. 2.8 – Выбор фигуры анимацииАналогичным образом создается тип для автобусов.2.3.2. Создание диаграммы процессаДиаграмма процесса строится из блоков «Библиотеки дорожного движения» и включает в себя для каждого участка дороги блоки источника агентов, выбора направления движения, блок стоянки и блок ухода из модели. Вариант диаграммы для левого участка модели приведен на рис. 2.9.Рис. 2.9 – Фрагмент диаграммы процесса для перемещения автомобилейСвойства блоков задаются на соответствующих вкладках свойств. Для прибытия автомобилей в пространство модели задается интенсивность их прибытия и скорости перемещения (рис. 2.10).Рис. 2.10 – Панель свойств блока carSourceВыбор направления движения задается блоком selectOutput5. Направление выбирается равновероятно с вероятностью 0.3, заезд на стоянку выбирается с вероятностью 0.1 (рис. 2.11).Рис. 2.11 – Блок выбора направленияБлок carMoveTo указывает направление движения. Время, проведенное на парковке, принимается распределенным по треугольному закону с параметрами triangular( 15, 30, 35 ).Блок-схема движения автобусов приведена на рис. 2.12.Рис. 2.12 – Блок-схема движения автобусовСвойства автобусов приведены на рис. 2.13.Рис. 2.13 – Свойства автобусовДля моделирования маршрута предусмотрены два остановочных пункта.Общий вид блок-диаграммы процесса приведен на рис. 2.14.Рис. 2.14 – Блок-диаграмма процессаМодель перекрестка создана, и может быть запущен эксперимент, который наглядно показывает передвижение автотранспорта через перекресток.ЗаключениеВ работе показаны возможности использования средств имитационного моделирования для анализа и прогнозов, выработки управленческих решений на самом различном уровне. Одним из эффективных средств управления дорожным движением также является применение имитационного моделирования для анализа ситуации и оперативного реагирования для улучшения пропускной способности магистралей.Сравнительный анализ средств и программных продуктов определил выбор среды Anylogic для моделирования и оптимизации управления дорожным движением на одном из перекрестков города.Была создана модель процесса движения по перекрестку средствами графической оболочки Anylogic. Проведенный модельный эксперимент позволил наблюдать процесс движения автотранспорта по перекрестку, собрать статистическую информацию.Список использованной литературы1._ Акопов А.С. Имитационное моделирование : учебник и практикум для академического бакалавриата. – М. : Издательство Юрайт, 2014. - 389 с.2.Емельянов А.А., Емельянова Н.З. Имитационное моделирование и компьютерный анализ экономических процессов – ПРАКТИКУМ: Учебное пособие. – Смоленск: Универсум, 2014. – 230 с.3. «Обзор существующих программных средств имитационного моделирования при исследовании механизмов функционирования и управления производственными системами,» 2009. [В Интернете]. Available: http://cyberleninka.ru/journal/n/izvestiya-altayskogo-gosudarstvennogo-universiteta. [Дата обращения: 03 04 2020].4. Боев В.Д. Компьютерное моделирование: Пособие для практических занятий, курсового и дипломного проектирования в AnyLogic7, С-Петербург: ВАС, 2014.5. Игнатов Г. Anylogic за три дня. Практическое пособие по имитационному моделированию, С-Петербург: Anylogic, 2017.6. Боев В.Д. Моделирование в AnyLogic. Пособие для практических занятий, С-Петербург: ВАС, 2016.