Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем
Рассматриваются принципы формализации транспортных систем, функционирующих в условиях случайных воздействий, приведена структура специализированного комплекса автоматизации имитационного моделирования транспортных систем и технология его использования при решении задач исследования функционирования...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут програмних систем НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2606 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем / И.В. Максимей, Е.И. Сукач, E.A. Ерофеева, П.В. Гируц // Проблеми програмування. — 2008. — № 4. — С. 104-111. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860165892442161152 |
|---|---|
| author | Максимей, И.В. Сукач, Е.И. Ерофеева, Е.А. Гируц, П.В. |
| author_facet | Максимей, И.В. Сукач, Е.И. Ерофеева, Е.А. Гируц, П.В. |
| citation_txt | Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем / И.В. Максимей, Е.И. Сукач, E.A. Ерофеева, П.В. Гируц // Проблеми програмування. — 2008. — № 4. — С. 104-111. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Рассматриваются принципы формализации транспортных систем, функционирующих в условиях случайных воздействий, приведена структура специализированного комплекса автоматизации имитационного моделирования транспортных систем и технология его использования при решении задач исследования функционирования различных транспортных сред.-------------------
Розглядаються принципи формалiзацii транспортних систем, якi функцiонiрують в умовах iмовiрних дiй, приведена структура спецiалiзаванного комплексу автоматизацiï імітаційного моделювання транспортних систем i технологiя його використання при розв’язуваннi задач дослiдження функцiонiровання рiзних транспортних середовищ.---------------
The principles of the formalization of transport system which functions in conditions of random influences are considered, the structure of a specialized complex of automation of the imitation modeling of transport systems and its usage technology for solving the problems of functioning of various transport spheres are included.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:56:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
Прикладне програмне забезпечення
© И.В. Максимей, Е.И. Сукач, Е.А. Ерофеева, П.В. Гируц, 2008
ISSN 1727-4907. Проблеми програмування. 2008. № 4 104
УДК 681.3
И.В. Максимей, Е.И. Сукач, Е.А. Ерофеева, П.В. Гируц
АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭТАПОВ РАЗРАБОТКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ
Рассматриваются принципы формализации транспортных систем, функционирующих в условиях
случайных воздействий, приведена структура специализированного комплекса автоматизации
имитационного моделирования транспортных систем и технология его использования при решении
задач исследования функционирования различных транспортных сред.
Введение
Современное общество характери-
зуется непрерывным увеличением объема
транспортного сообщения. При этом рост
количества транспортных средств зачас-
тую опережает развитие дорожной сети. В
этих условиях задача обеспечения безо-
пасности, надежности и качества функ-
ционирования транспортных систем (ТС)
чрезвычайно усложняется. Её игнорирова-
ние зачастую приводит к образованию
перегрузок линий и узлов связи, повыше-
нию уровня их аварийности, экономиче-
скому ущербу. Для поиска эффективных
стратегий управления транспортными
потоками в регионе необходимо учитывать
широкий спектр характеристик ТС, зако-
номерности влияния внешних и внутрен-
них факторов на динамику её функциони-
рования.
Попытки решения столь сложной и
многоаспектной задачи с помощью детер-
минированных алгоритмов не обеспечи-
вают достаточную степень детализации
моделирования, а также не дают возмож-
ности учитывать «случайные» факторы, в
результате чего общее качество таких мо-
делей оказывается неудовлетворительным
[1, 2]. В данной работе предлагается пре-
одолевать вышеизложенные трудности по-
средством имитационного моделирования,
которое позволяет учесть всё многообра-
зие транспортных ситуаций и их стохасти-
ческое проявление [3].
Проблеме исследования сложных
систем (СС) на имитационных моделях
(ИМ) посвящено много работ. Безусловно,
одно перечисление работ по имитации
транспортных систем заняло бы много
места, поскольку проблема исследования
их по названию не новая. В работе
предлагается ещё одна возможность
имитации процессов в транспортных
системах, как дополнение к уже имею-
щимся. С нашей точки зрения, учёт осо-
бенностей функционирования ТС, исполь-
зование различных направлений анализа
ТС (железнодорожная сеть, сеть автомо-
бильного транспорта, сеть городского
транспорта) требуют разработки специали-
зированного комплекса имитации ТС, ав-
томатизирующего этапы разработки и экс-
плуатации имитационных моделей (ИМ)
ТС.
В работе излагаются основы форма-
лизации ТС, описаны состав комплекса
автоматизации имитационного моделиро-
вания ТС и технология его использования
при решении задач исследования динами-
ческих характеристик различных ТС.
ИМ реализуется инженером-про-
граммистом на основе формального опи-
сания ТС, составленного с учётом знаний и
опыта специалиста-предметника. Однако,
предлагаемое использование библиотеки
«параметризованных» заготовок ИМ, по-
зволяет специалистам в области управле-
ния транспортными потоками, обычно не
владеющими методиками компьютерного
моделирования на необходимом уровне,
создавать новые модели путём модифика-
ции элементов структуры ИМ, изменения
состояния компонентов ИМ и управления
параметрами моделирования. Основное в
технологии – это эксплуатация разрабо-
танного авторами комплекса имитации.
Вероятностный характер функцио-
нирования ТС обуславливает необходи-
Прикладне програмне забезпечення
105
мость проведения серии имитационных
экспериментов (ИЭ) с использованием ме-
тода Монте-Карло. Как следствие, полу-
ченные результаты имитации также явля-
ются вероятностными, что определяет
проблему верификации имитационных мо-
делей ТС. Для этой цели используются
процедуры технологического обеспечения
комплекса, автоматизирующие процесс
доказательства адекватности модели.
Эксплуатация ИМ реализуется в
соответствии с технологией применения
комплекса имитации, которая является
универсальной для исследования различ-
ных ТС и позволяет проводить исследова-
ния специалистам-предметникам на
уровне их профессиональной подготовки.
Завершается этап эксплуатации выбором
решения на основе процедур системы ана-
лиза и принятия решения в условиях неоп-
ределённости и риска.
Постановка задачи. Цель работы –
ознакомить читателей с новой воз-
можностью использования типовых ИМ
транспортных потоков в эксплутационной
практике организации рациональных ва-
риантов транспортных потоков региона,
которые удовлетворяли бы админи-
страцию и пользователей транспортных
систем. Необходимо было бы создать
новый способ формализации ТС и на его
основе построить ряд имитационных моде-
лей ТС при высоком уровне детализации
процессов обслуживания транспортных
средств в технологии их обслуживания в
пределах региона. В качестве средства по-
строения и использования ИМ ТС предла-
гается использовать комплекс автоматиза-
ции имитационного моделирования транс-
портных систем. Далее необходимо разра-
ботать технологию использования ком-
плекса в эксплутационной практике специ-
алистами предметниками ТС.
Особенности формализации
транспортных систем. В качестве аппа-
рата формализации ТС используется её
представление в виде графа G = {N,U}, со-
стоящего из множества вершин N и мно-
жества рёбер U, соединяющих эти вер-
шины. Вершины и рёбра образуют множе-
ство статических элементов сети (STEL).
Вершины графа представляют отдельные
узлы транспортной сети, которые могут
быть пунктами отправления, назначения
или промежуточными пунктами, и отно-
сятся ко множеству STEL1. Ребра графа –
это участки дорог между двумя пунктами
сети. Они образуют множество статиче-
ских элементов STEL2.
Для ТС характерны связи между
элементами сети, реализованные в виде
обмена транспортными потоками. Транс-
портные потоки образуют единицы транс-
порта, которые составляют множество ди-
намических элементов ТС (DEL) и могут
быть двух типов. Для описания простых
транспортных единиц используются ди-
намические элементы первого типа DEL1,
которые в модели представляются инфор-
мационными транзактами, имитирующими
вагоны для железнодорожной сети или ав-
томобили для автомобильной сети. Со-
ставные транспортные единицы описыва-
ются динамическими элементами второго
типа DEL2, которые в ИМ представлены в
виде сложных составных транзактов,
включающих множество информационных
транзактов и имеющих свои параметры. В
железнодорожной ТС составы, формируе-
мые из вагонов, являются динамическими
элементами второго типа DEL2.
При описании статических элемен-
тов следует учитывать семантику ТС, ко-
торая выражается набором атрибутов,
приписываемых дугам и вершинам. В ка-
честве весовых характеристик рёбер STEL2
используются различные характеристики,
такие как: пропускная способность участка
сети; провозная способность участка сети;
длина участка сети; стоимость перемеще-
ния одной транспортной единицы по уча-
стку сети; величина потока на участке
сети; величина внутреннего потока на
участке сети.
Расширение аналитического аппа-
рата формализации ТС состоит в добав-
лении к описанию узлов сети STEL1 харак-
теристик ресурсов, необходимых для реа-
лизации обслуживания транспортных еди-
ниц в узлах, а именно: объема индивиду-
ально используемого ресурса j-го типа в
i-м узле; объёма коллективно используе-
мого ресурса j-го типа в i-м узле; времени
обслуживания динамического элемента в
Прикладне програмне забезпечення
106
i-м узле; стоимости обслуживания дина-
мического элемента в i-м узле.
При перемещении транспортных
единиц по сети реализуется обслуживание
динамических элементов статическими
элементами ТС. Алгоритм обработки j-го
динамического элемента DELj статиче-
скими элементами сети задаётся маршру-
том MDELj, который формируется в соот-
ветствии с матрицей назначений и записан
в «теле» транзакта, имитирующего пере-
мещение DELj. Матрица назначений пред-
ставляет собой вариант распределения по-
тока в ТС. Наиболее эффективный вариант
распределения интегрального максималь-
ного потока, обеспечивающего минималь-
ные затраты всех транспортных средств
сети может быть получен на основе алго-
ритма, изложенного в [4]. При об-
служивании DEL статическими элемен-
тами STEL1 реализуется захват ресурсов,
используемых коллективно и индивиду-
ально. При обслуживании DEL статиче-
скими элементами STEL2 необходимо учи-
тывать, что оно реализуется с использова-
нием коллективно используемого ресурса,
объём которого задаётся величиной пропу-
скной способности участка. Это условие
влечёт появление конкуренции DEL за ре-
сурсы STEL2.
Решающим условием успешной ра-
боты ТС является наличие резервов ресур-
сов статических элементов, которые
должны выражаться в некоторой избыточ-
ности – дополнительных средствах (для
STEL1 в железнодорожной сети необхо-
димы резервы разгрузочно-погрузочных
средств, подвижного состава, путей фор-
мирования составов, маневровых локомо-
тивов) или дополнительных возможностях
(для STEL2 в любой транспортной среде
необходимы резервы пропускной способ-
ности). Большое значение для устойчивого
функционирования железнодорожных ТС
имеет временное резервирование, т. е.
время не занятое пропуском поездов. Оп-
ределение необходимых резервов ресурсов
позволит повысить эффективность функ-
ционирования ТС, а выявление и исполь-
зование избыточного времени будет спо-
собствовать повышению их надёжности.
Для каждого статического элемента
первого типа STEL1 определяются группы
параметров, переменных и откликов
модели:
− множество задаваемых характери-
стик рабочей нагрузки (РН) на узел сети
{RN_YZ}, которое составляют функция
распределения структуры транспортного
потока (FR_STRY) и функция распреде-
ления интенсивности поступления в узел
сети транспортных единиц DELj
(FR_POST);
− множество задаваемых характери-
стик состава и структуры технологических
операций узла сети {STR_YZ}, на основа-
нии которых формируются матрица затрат
на организацию обслуживания динамиче-
ских элементов ( YZQ ) и матрица длитель-
ностей обслуживания динамических эле-
ментов DELj ( YZT );
− управляемый параметр выбора стра-
тегии (участковой или сквозной) обслужи-
вания DEL2 (YPR_STRG);
− управляемый параметр выбора ре-
жима организации функционирования ста-
тических элементов STEL1 (YPR_YZ) с
помощью графа структуры технологиче-
ских операций узла сети, который опре-
деляется в соответствии с сетевым графи-
ком (GR_YZ) выполнения работ по фор-
мированию-расформированию и техниче-
скому обслуживанию динамических эле-
ментов, суммарным объемом ресурсов
коллективного ( oV ) и индивидуального
пользования, имеющимся в распоряжении
STEL1 ( iV );
− интегральные отклики имитации
{OTK_YZ}, включающие средние значе-
ния коэффициентов загрузки статических
элементов STEL1 ( YZη ), времени обслужи-
вания динамических элементов
DELj ( jYZt _ ), затрат на реализацию
обслуживания динамических элементов
DELj ( jYZq _ ), эффективности работы ста-
тических элементов STEL1 (FYZ).
Статические элементы второго типа
STEL2 характеризуются следующим набо-
ром параметров, переменных и откликов
модели:
Прикладне програмне забезпечення
107
− множеством задаваемых характери-
стик РН на участок сети {RN_RB}, пред-
ставленных функцией распределения
структуры транспортного потока
(FR_STRB), функцией распределения ве-
личины транзитного потока (FR_TR),
функцией распределения величины внут-
реннего потока (FR_VN);
− множеством характеристик по об-
служиванию транспортных единиц DELj
{PAR_RB}, которые определяются длиной
участка сети ( l ), функцией распределения
пропускной способности участка (FR_PR),
функцией распределения провозной спо-
собности участка (FR_PRV), матрицей
стоимостей на перемещение транспортных
единиц ( RBQ ), составляющих поток на
участке STEL2;
− управляемым параметром режима
функционирования участка сети STEL2,
который определяется сочетанием случай-
ных факторов внешней среды (YPR_RB);
− откликами имитации {OTKL_RB},
отражающими средние значения коэффи-
циентов загрузки статических элементов
STEL2 ( RBη ), времени обслуживания дина-
мических элементов DELj ( jRBt _ ), затрат
на реализацию обслуживания динамиче-
ских элементов DELj ( JRBq _ ),
эффективности работы статических эле-
ментов STEL2 (FRB).
Для динамических элементов DELj
необходимо определение следующих па-
раметров, переменных и статистик моде-
лирования:
− множества характеристик динами-
ческого элемента, отражающих его свой-
ства {PAR_TR}, а именно: номер пункта
отправления (n_otp), функция распределе-
ния пунктов назначения (FR_PN), функция
распределения количества простых транс-
портных единиц, составляющих составную
транспортную единицу DEL2 (FR_VG),
функция распределения массы транспорт-
ной единицы вместе с грузом (FR_M),
функция распределения скорости переме-
щения транспортной единицы (FR_SK);
− множества характеристик обслужи-
вания в узлах сети STEL1 {TR_YZ}, вклю-
чающего функции распределения объёмов
индивидуально (VITR) и коллективно ис-
пользуемых ресурсов (VOTR);
− управляемого параметра, опреде-
ляющего маршрут перемещения динами-
ческого элемента по сети (MDELj);
− множества статистик имитации
{OTKL_TR}, включающего средние зна-
чения времени (tTR) и затрат обслуживания
(qTR) динамических элементов статиче-
скими элементами STEL1 и STEL2, времени
(int_tTR) и стоимости (int_qTR) перемеще-
ния совокупности DEL, образующих инте-
гральный транспортный поток из пунктов
отправления в пункты назначения.
Для описания взаимодействия ста-
тических и динамических элементов ис-
пользуется транзактный способ передачи
информации о составе и количестве об-
служиваемых динамических элементов, а
также описание алгоритмов реализации
функционирования сети с помощью про-
цессов, последовательностью которых
можно управлять сигналами «открыть»,
«закрыть» и «прервать» выполнение алго-
ритма процесса.
Новизна и отличие описания ТС.
Использование транзактов сложной струк-
туры, обладающих “телом” является ос-
новным отличием нашего подхода к ин-
форматизации процесса движения транс-
портных средств. В “теле” транзакта ука-
зывается маршрут движения транспортной
единицы по ТС, как это имеет место в ре-
альности. Как видим, уровень детализации
процессов обслуживания транспортных
единиц в ТС очень высокий. Поэтому но-
визна состоит в том, что одновременно
рассматривается движение каждого типа
транспортного средства от места его появ-
ления до места назначения его движения в
ТС с определением максимального транс-
портного потока и оценкой качества этого
потока за счёт введения в состав парамет-
ров ветвей графа ТС таких характеристик
как стоимость движения по ветви и время
движения от i-го к j-у узлу сети.
Состав и структура комплекса
автоматизации имитационного модели-
рования транспортных систем. Для реа-
лизации ИМ ТС согласно изложенным
особенностям формализации разработан
комплекс моделирования ТС, который по-
Прикладне програмне забезпечення
108
зволяет автоматизировать большую часть
этапов общей методики постановки ИЭ [5],
адаптированных для случая исследования
различных ТС региона. Структурно ком-
плекс имитации ТС (ITS) включает сле-
дующие подсистемы:
− технологическую оболочку ком-
плекса, организующую диалоговое взаи-
модействие пользователя с подсистемами
комплекса (INTF);
− базовую систему моделирования
MICIC4 [6];
− библиотеку описаний компонентов
различных ТС (LB_KM);
− библиотеку параметризованных ИМ
различных ТС (LB_IM);
− подсистему испытания и исследова-
ния свойств ИМ ТС (ISPT);
− подсистему оптимизации и приня-
тия решений (OPTIM);
− подсистему динамического отобра-
жения результатов моделирования (VIZ).
Взаимодействие структурных под-
систем комплекса автоматизации имита-
ционного моделировании ITS осуществ-
ляется через общую информационную базу
данных.
Технологические этапы разра-
ботки и эксплуатации ИМ транспорт-
ных систем. Технология использования
комплекса имитации ТС в процессе реали-
зации этапов разработки и эксплуатации
ИМ ТС предполагает сочетание знаний и
опыта различных коллективов специали-
стов.
В соответствии с общей техноло-
гией постановки ИЭ [3] можно выделить
следующие стадии использования ком-
плекса имитации функционирования ТС
по методу Монте-Карло: описание объекта
исследования; каталогизация в библиоте-
ках комплекса вариантов ИМ для различ-
ных ТС; верификация, испытание и иссле-
дование свойств ИМ; эксплуатация гото-
вых ИМ; принятие проектных решений.
Стадии описания объекта, эксплуатации
ИМ и принятия решений требуют участия
специалистов-предметников. Разработка
вариантов ИМ, их верификация и испыта-
ние реализуется инженерами-программи-
стами.
На первой стадии, с целью выяв-
ления особенностей функционирования ТС
и постановки задачи исследования в ходе
составления содержательного описания
объекта моделирования используются зна-
ния инженеров-аналитиков в области
управления транспортными потоками. При
построении концептуальной модели на ос-
нове содержательного описания инженер-
аналитик уточняет общий замысел модели,
для чего выполняет следующую последо-
вательность действий: осуществляет де-
композицию ТС; определяет структуру
сети; выбирает параметры и переменные;
уточняет критерии эффективности функ-
ционирования ТС; выдвигает основные
гипотезы и фиксирует сделанные допуще-
ния. В результате, преобразование концеп-
туальной модели в формальное описание
ТС предполагает задание графовой струк-
туры исследуемой ТС (G). С целью
уменьшения размерности графа использу-
ется процедура линейного сжатия графа,
которая упрощает структуру модели за
счет объединения нескольких последова-
тельных ребер в одно. Затем выделяются
статические (STEL) и динамические эле-
менты ТС (DEL), для которых определя-
ются конкретные значения переменных,
параметров моделирования, которые зано-
сятся в информационную базу данных.
Функции распределения параметров эле-
ментов ТС могут быть получены путём
проведения натурных экспериментов и ис-
пользования оценок экспертов. Они зада-
ются либо в табличном виде, либо путём
описания параметров стандартных распре-
делений.
Вторая стадия разработки ИМ ТС
предполагает участие программиста. Про-
граммист может воспользоваться возмож-
ностями базовой системы моделирования
MICIC4 для алгоритмизации, кодирования
и отладки отдельных компонентов ИМ в
соответствии с изложенным аппаратом
формализации. Под компонентами пони-
маются группы однотипных по функцио-
нированию генераторов внешних событий
(создание потока трназактов), обслужи-
вающих устройств (STELj) и транзактов
(DELj). Система моделирования MICIC4
использует библиотеку программ и ши-
Прикладне програмне забезпечення
109
рокораспространённый объектно-ориен-
тированный язык программирования С++.
При этом от программиста не требуется
изучение нового языка моделирования,
приобретение опыта верификации и от-
ладки программ ИМ. Он использует при-
вычный полнофункциональный инстру-
мент интегрированной среды разработки
приложений на С++. Как следствие, отсут-
ствие необходимости специального обуче-
ния удобно для реализации ИМ силами
научно-исследовательского подразделения
транспортной организации.
Разработанные компоненты ИМ ТС
составляют предметно-ориентированную
библиотеку компонентов ИМ (LB_KM), на
основе которых программист разрабаты-
вает параметризованные «заготовки» ИМ
ТС. С этой целью он объединяет компо-
ненты ИМ ТС, добавляет в текст ИМ опе-
раторы синхронизации и сбора статистики.
Далее путём добавления программ начала
и завершения моделирования формируется
универсальная «заготовка» ИМ ТС, ори-
ентированная для исследования опреде-
лённой ТС. Завершается формирование
информационного модуля каталогизацией
«заготовок» ИМ рассматриваемой ТС в
библиотеке заготовок LB_IM комплекса
имитации. В результате, используя универ-
сальные процедуры информационной сты-
ковки «заготовок» и описаний компонен-
тов ИМ ТС разработчик реализует ком-
пиляцию h-го варианта ИМ исследуемой
ТС.
Третья стадия реализации техно-
логии имитационного моделирования ТС
включает верификацию алгоритмов функ-
ционирования ИМ ТС, испытание и иссле-
дование свойств ИМ. Верификация ИМ
состоит в доказательстве соответствия ал-
горитма её функционирования замыслу
моделирования. Для этой цели использу-
ется ряд процедур: проверка правильности
алгоритма функционирования модели
объекта исследования, замена стохасти-
ческих элементов модели детерминиро-
ванными и проверка на «ожидаемость»
результатов моделирования, тестирование
на «непрерывность» моделирования. Ис-
пытание и исследование свойств ИМ ТС
предполагает использование следующих
процедур: оценки точности имитации;
отыскания длины переходного периода
имитации; оценки устойчивости имитаци-
онных процедур; оценки чувствительности
ИМ по параметрам и откликам с ранжиро-
ванием их между собой по средним значе-
ниям интегральных откликов; отыскания
рабочей области параметров ИМ. Процесс
исследования ИМ полностью автоматизи-
рован набором процедур подсистемы ISPT,
и результаты его проведения позволяют
убедиться в адекватности ИМ реальному
объекту имитации.
Четвёртая стадия предполагает
проведение серии многопрогонных ИЭ по
методу Монте-Карло для h-го варианта
ИМ ТС с помощью процедур технологиче-
ского обеспечения INTF комплекса имита-
ции ТС. Используя различные подсистемы
комплекса, инженер-аналитик может опе-
ративным образом корректировать пара-
метры ИМ, просматривать значения от-
кликов ИМ в динамике имитации процес-
сов, организовывать автоматический мо-
ниторинг режима имитации, формировать
и реализовывать планы имитационного
эксперимента. По результатам серии ИЭ в
информационной базе данных комплекса
имитации формируются выборки стати-
стик имитации. По этим выборкам опреде-
ляются средние значения откликов и их
выборочные дисперсии. Использование
подсистемы динамического отображения
результатов моделирования VIZ позволяет
наблюдать за изменением откликов моде-
лирования во времени и оперативно
управлять процессом моделирования. На
этапе эксплуатации в ходе проведения ИЭ
предполагается решение следующих задач:
− нахождение эксплуатационных и
экономических характеристик функци-
онирования ТС для различных вариан-
тов сочетаний входных параметров ТС;
− определение “узких мест” ТС, уст-
ранение которых позволит увеличить
пропускную способность сети с мини-
мальными затратами;
− распределение нагрузки на ТС, при
которой сеть функционирует ритмично
и равномерно загружены все её участки.
Пятая стадия реализуется инже-
нером-аналитиком, который анализирует
Прикладне програмне забезпечення
110
результаты многопрогонных ИЭ с исполь-
зованием подсистемы оптимизации и при-
нятия решений OPTIM комплекса имита-
ции, в которой реализована технология
векторной оптимизации и принятия реше-
ний на основе классических критериев [6].
Каждый h-ый вариант организации
функционирования транспортной сети
оценивается с помощью вектора hY , ком-
понентами которого служат характери-
стики времени перемещения множества
DELj ( jhh TY =1 ), среднесуточная стои-
мость перемещения множества DELj
( jhh QY =2 ), коэффициент загрузки участ-
ков дорог сети STEL2j ( jhhY 23 η= ) и коэф-
фициент загрузки узлов сети STEL1j
( jhhY 14 η= ), на величину которого оказы-
вают влияние коэффициенты использова-
ния индивидуальных ресурсов jhri1η и об-
щих ресурсов jhro1η . Поэтому для выбора
наиболее эффективного варианта органи-
зации ТС предполагается применение ме-
тодов векторной оптимизации.
Вышеперечисленные составляющие
вектора hY , будучи откликами ИМ,
разнотипны по сути оптимизации (одни из
них требуют максимизации, а значения
других откликов необходимо минимизиро-
вать). Поэтому для сравнения вариантов
организации функционирования ТС все
отклики желательно приводить к одному
типу оптимизации и проводить покомпо-
нентную нормировку их значений, чтобы
они изменялись в интервале [0,1]. Следует
учитывать, что для реальных ТС число ва-
риантов их организации ограничено от-
носительно неизменной графовой структу-
рой сети, утверждённым планом форми-
рования транспортных потоков для желез-
нодорожной сети, устойчивым расписа-
нием перемещения транспортных единиц,
а сами значения параметров обслуживания
динамических элементов статическими
элементами сети являются дискретными и
вероятностными. Поэтому осуществляется
не оптимальный в классическом понима-
нии перебор всевозможных вариантов ор-
ганизации функционирования ТС, а выбор
из ограниченного набора вариантов её ра-
циональной организации. Операция при-
ведения вектора откликов hY к обобщён-
ному скалярному отклику hW и выбор
среди множества вариантов наилучшего в
смысле выбранного критерия принятия
решения осуществляется с использованием
подсистемы OPTIM.
Следует отметить, что технология
использования комплекса автоматизации
имитационного моделирования ТС явля-
ется итеративной. При этом исследователю
зачастую приходится возвращаться на бо-
лее ранние этапы для ликвидации ошибок
описания динамики взаимодействия эле-
ментов ТС. Вероятностный характер ТС
существенно усложняет технологию ис-
следования ТС, и поэтому комплекс ими-
тации ТС может существенно ускорить
исследования за счёт автоматизации боль-
шинства этапов.
Заключение. Автоматизация этапов
разработки и эксплуатации ИМ ТС с при-
менением итеративной многоэтапной тех-
нологии использования комплекса имита-
ции ТС, функционирующих в условиях
случайных воздействий позволит исследо-
вателям найти наиболее эффективные
варианты организации транспортных по-
токов в существующих сетях региона, экс-
периментировать с моделями предпола-
гаемых ТС, а также исследовать поведение
систем в новых ситуациях.
1. Зайченко Ю.П. Исследование операций /
Ю.П. Зайченко. – Киев: Издат.дом.
«Слово», 2002. – 320 с.
2. Беленький А.С. Исследование операций в
транспортных системах / А.С. Беленький.
– М.: Мир, 1998. – 265 с.
3. Максимей И. В. Имитационное моделиро-
вание на ЭВМ / И.В. Максимей. – М.: Ра-
дио и связь, 1983. – 230 с.
4. Максимей И.В. Использование имитацион-
ного моделирования для нахождения
интегрального максимального потока в
транспортной сети региона / И.В. Мак-
симей, Е.И. Сукач, П.В. Гируц //
Реєстрацiя, зберiгання i обробка даних. –
2008. – Т. 10, № 1. – С. 49 – 58.
5. Максимей И.В. О технологии проектиро-
вания программной системы моделирова-
ния для предметных областей организации
транспортных потоков региона /
И.В. Максимей, Е.И. Сукач, П.В. Гируц,
Прикладне програмне забезпечення
111
Е.А. Ерофеева // 3-я Междунар. науч.
конф. «Сетевые компьютерные техноло-
гии» Минск, 17-19 октября 2007, Мн.:
БГУ, 2007. – С. 110 – 115.
6. Задачи и модели исследования операций.
Ч. 3. Технология имитации на ЭВМ и при-
нятие решений: Уч. пособие / И.В. Мак-
симей, В.Д. Левчук, С.П. Жогаль, В.Н.
Подобедов, под общ. ред. И.В. Максимея.
– Гомель: БелГУТ, 1999. – 109 с.
Получено 12.06.2008
Об авторах:
Максимей Иван Васильевич,
Доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедры математические
проблемы управления,
Сукач Елена Ивановна,
к.т.н., доцент, доцент кафедры
математические проблемы управления,
Гируц Павел Викторович,
аспирант кафедры математические
проблемы управления,
Ерофеева Елена Александровна, аспирант
кафедры прикладная математика,
Место работы авторов:
Гомельского государственного универ-
ситета имени Ф. Скорины.
Тел.: 8 10 375 232 60 4237 (раб.),
8 10 375 232 60 6037 (дом.),
e-mail: mpu@gsu.by
Гомельского государственного универ-
ситета им. Ф. Скорины.
Тел: 8 10 375 232 60 4237 (раб.),
8 10 375 232 57 7707 (дом.),
e-mail:eisukach@gsu.by,
elena.sukach@mail.ru
Гомельского государственного универ-
ситета им. Ф. Скорины.
Тел: 8 10 375 232 60 4237(раб.),
8 10 375 232 51 9103(дом.),
e-mail: pgiruts@tut.by
Белорусского государственного универ-
ситета транспорта.
Тел: 8 10 375 232 95 2184(раб.),
8 10 375 232 78 0509(дом.);
e-mail:alerof@tut.by,
alerof@belsut.gomel.by
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-2606 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1727-4907 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:56:35Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут програмних систем НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Максимей, И.В. Сукач, Е.И. Ерофеева, Е.А. Гируц, П.В. 2008-12-15T13:22:26Z 2008-12-15T13:22:26Z 2008 Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем / И.В. Максимей, Е.И. Сукач, E.A. Ерофеева, П.В. Гируц // Проблеми програмування. — 2008. — № 4. — С. 104-111. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1727-4907 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2606 681.3 Рассматриваются принципы формализации транспортных систем, функционирующих в условиях случайных воздействий, приведена структура специализированного комплекса автоматизации имитационного моделирования транспортных систем и технология его использования при решении задач исследования функционирования различных транспортных сред.------------------- Розглядаються принципи формалiзацii транспортних систем, якi функцiонiрують в умовах iмовiрних дiй, приведена структура спецiалiзаванного комплексу автоматизацiï імітаційного моделювання транспортних систем i технологiя його використання при розв’язуваннi задач дослiдження функцiонiровання рiзних транспортних середовищ.--------------- The principles of the formalization of transport system which functions in conditions of random influences are considered, the structure of a specialized complex of automation of the imitation modeling of transport systems and its usage technology for solving the problems of functioning of various transport spheres are included. ru Інститут програмних систем НАН України Прикладне програмне забезпечення Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем Автоматизацiя этапов разработкi i эксплуатацϊ iмiтацiйних моделей транспортних систем The automation of the stages of elaboration and exploitation of the imitation models of transport systems Article published earlier |
| spellingShingle | Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем Максимей, И.В. Сукач, Е.И. Ерофеева, Е.А. Гируц, П.В. Прикладне програмне забезпечення |
| title | Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем |
| title_alt | Автоматизацiя этапов разработкi i эксплуатацϊ iмiтацiйних моделей транспортних систем The automation of the stages of elaboration and exploitation of the imitation models of transport systems |
| title_full | Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем |
| title_fullStr | Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем |
| title_full_unstemmed | Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем |
| title_short | Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем |
| title_sort | автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем |
| topic | Прикладне програмне забезпечення |
| topic_facet | Прикладне програмне забезпечення |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2606 |
| work_keys_str_mv | AT maksimeiiv avtomatizaciâétapovrazrabotkiiékspluataciiimitacionnyhmodeleitransportnyhsistem AT sukačei avtomatizaciâétapovrazrabotkiiékspluataciiimitacionnyhmodeleitransportnyhsistem AT erofeevaea avtomatizaciâétapovrazrabotkiiékspluataciiimitacionnyhmodeleitransportnyhsistem AT girucpv avtomatizaciâétapovrazrabotkiiékspluataciiimitacionnyhmodeleitransportnyhsistem AT maksimeiiv avtomatizaciâétapovrazrabotkiiékspluatacιimitaciinihmodeleitransportnihsistem AT sukačei avtomatizaciâétapovrazrabotkiiékspluatacιimitaciinihmodeleitransportnihsistem AT erofeevaea avtomatizaciâétapovrazrabotkiiékspluatacιimitaciinihmodeleitransportnihsistem AT girucpv avtomatizaciâétapovrazrabotkiiékspluatacιimitaciinihmodeleitransportnihsistem AT maksimeiiv theautomationofthestagesofelaborationandexploitationoftheimitationmodelsoftransportsystems AT sukačei theautomationofthestagesofelaborationandexploitationoftheimitationmodelsoftransportsystems AT erofeevaea theautomationofthestagesofelaborationandexploitationoftheimitationmodelsoftransportsystems AT girucpv theautomationofthestagesofelaborationandexploitationoftheimitationmodelsoftransportsystems |