В работе рассматривается проблема математического моделирования автомобильных транспортных потоков в рамках транспортных систем значительных масштабов. Непосредственно рассматривается задача применения математической модели, описанной авторами в [1], к моделированию конкретной транспортной магистрали — Московской кольцевой автомобильной дороги (МКАД).
На сегодняшний день моделирование крупных транспортных сетей представлено в работах [2, 3] в виде примеров применения существующих программных пакетов таких как SUMO (Simulation of Urban Mobility), iTETRIS (“An Integrated Wireless and Traffic Platform for Real-Time Road Traffic Management Solutions”) и других. Детальное описание подхода к моделированию автомагистрали в данных пакетах зачастую отсутствует.
Моделирование транспортных потоков на автомагистрали тесно связано с задачей оптимизации светофорного управления в транспортной сети. Однако, в большинстве работ посвящённых светофорному управлению на перекрестке, не ставится задача обеспечения максимальной пропускной способности выделенной автомагистрали, и как следствие все дороги считаются равнозначными.
В данной работе ставится задача обеспечения наиболее свободного проезда на выделенной ключевой магистрали.
В [1] предложена математическая модель, свойства которой были исследованы на модельных элементарных фрагментах транспортной сети. Эта модель создавалась для расчетов пропускной способности в различных режимах работы транспортных графов значительного масштаба, включающих тысячи сегментов и имеющих протяженность десятки километров. Модель основана на оригинальном мезоскопическом подходе, оперирующем в качестве объектов моделирования группами автомобильных транспортных средств (АТС), объединяющими автомобили со сходными параметрами, находящимися на одном сегменте транспортного графа. Скорость групп автомобилей рассчитывается с помощью фундаментальной диаграммы поток-плотность на магистрали [4]. Такой подход позволяет быстро обсчитывать достаточно большие транспортные сети, в том числе такую магистраль, как МКАД, что необходимо для решения оптимизационных задач, для которых проводится моделирование.
Данный подход отличается от двух классических направлений к моделированию транспортных потоков, представленных микроскопическим подходом, основанным на моделировании движения каждого отдельного автомобиля [5], и макроскопическим подходом, опирающимся на сходство движения АТС с жидкостью или газом [6].
В работе строится модель одной из сторон МКАД с крупными въездами и съездами с неё. Ввиду недостаточных объемов реальных данных в работе на въездах на автомагистраль используются модельные построенные на основе
имеющихся данных с дорожных датчиков на некоторых из въездов и статистических данных ЦОДД. Поскольку утром большая часть автомобилистов хотят въехать в Москву, а вечером, соответственно, выехать из города, то мы получаем модельные данные двух типов — с утренней пиковой загрузкой и с вечерней.
Проводится моделирование поведения автомагистрали с различным модельными данными на въездах и сравниваются результаты с контролем на въездах и без него. Для проверки гипотезы об эффективности управления въездами рассчитываются временные потери на проезд по МКАД за день, а также число автомобилей, проехавших по автомагистрали.