satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2018-17-5-401-412sat-1869Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGУправление в интеллектуальной транспортной системе г. МинскаСontrol of Intelligent Transport System in MinskКапскийД. B.KapskiyD. V.

Доктор технических наук

Адрес для переписки: Капский Денис Васильевич – Белорусский национальный технический университет ул. Я. Коласа, 12, 220013, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 293-95-70    oapdd_atf@bntu.by

Address for correspondence: Kapskiy Denis V. – Belarusian National Technical University, 12 Ya. Kolasa str., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 293-95-70    oapdd_atf@bntu.by

oapdd_atf@bntu.byНавойД. В.NavoyD. V.ПегинП. А.PeginP. A.

Доктор технических наук

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarusСанкт-Петербургский архитектурно-строительный университетРоссияSaint Petersburg State University of Architecture and Civil EngineeringRussian Federation201812102018175401412Copyright © Капский Д.B., Навой Д.В., Пегин П.А., 20182018Капский Д.B., Навой Д.В., Пегин П.А.Kapskiy D.V., Navoy D.V., Pegin P.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/1869

В статье рассмотрены алгоритмы поиска максимального объема движения дорожных транспортных средств в светофорном цикле при распределенном импульсе интенсивности и оптимизации сдвигов при координированном регулировании движения транспортных потоков. Выполнено моделирование транспортных потоков с использованием разработанной авторами компьютерной программы, что позволило повысить эффективность управления дорожным движением за счет учета распределенного импульса интенсивности транспорта. Предложена модель для минимизации суммарных потерь в дорожном движении при интеграции подсистемы контроля инцидентов и маршрутного ориентирования и автоматизированной системы управления дорожным движением в составе интеллектуальной транспортной системы г. Минска, которая исследована в качестве инструмента для моделирования системы автоматизированного проектирования «Магистральное управление». Модель, минимизирующая задержки автомобилей, использует алгоритм реализации по параметрам интенсивностей транспортных потоков в зависимости от времени суток, дней недели. В результате моделирования выявлено, что наиболее эффективным параметром является показатель задержек автомобилей, который не всегда удовлетворяет водителей, стремящихся выбирать маршруты своего движения исходя из минимальной скорости сообщения. Однако, с точки зрения управления интеллектуальной транспортной системой, необходимо выбирать параметры с учетом требований минимизации задержек на улично-дорожной сети крупнейшего города нашей страны. Предложенные алгоритмы и модели применяются в автоматизированной системе управления дорожным движением города Минска и будут использованы при создании целостной интеллектуальной транспортной системы города.

The paper considers algorithms for searching a maximum traffic volume of road vehicles in a traffic light cycle with a distributed intensity pulse and optimization of shifts under coordinated traffic flow control. Modeling of traffic flows have been made while using a computer program developed by the authors and it has made it possible to improve efficiency of traffic management by taking into account the distributed pulse of transport intensity. The paper proposes a model for minimizing total losses in road traffic during the integration of an incident control sub-system and route guidance for and an automatic road traffic management system as part of Minsk intelligent transportation system which has been studied as a tool for modeling a computer-aided design system "Backbone management". The model that minimizes vehicle delays, uses an algorithm implementing traffic flow intensity parameters depending on the time of day, days of the week. As a result of the simulation it has been revealed that the most effective parameter is an indicator of vehicle delays which does not always satisfy drivers trying to choose routes of their traffic which are based on a minimum transportation speed. However, from the point of view of managing an intelligent transportation system, it is necessary to choose parameters based on the requirements for minimizing delays on the road traffic network of the largest city in our country. All the proposed algorithms and models are used in the automatic traffic management system of Minsk city and will be used while creating an integrated intellectual transportation system of the city.

дорожное движениеуправление движениемалгоритмы управленияавтоматизированная система управления дорожным движениеминтеллектуальная транспортная системаэффективностькачествокоординированное регулированиеroad traffictraffic managementmanagement algorithmsautomatic traffic management systemintelligent transportation systemsefficiencyqualitycoordinated regulationReferencesReview of Road Traffic Control Strategies / М. Papageorgiou [et al.]. Proceedings of the IEEE, 2003. Vol. 91, Iss. 12. Р. 2043–2067. https://doi.org/10.1109/jproc.2003.819610.Papageorgiou M., Kiakaki C., Dinopoulou V., Kotsialos A., Wang Yibing/ Review of Road Traffic Control Strategies / M. Papageorgiou [et al.]. Proceedings of the IEEE, 2003. 91 (12) P. 2043–2067. https://doi.org/10.1109/jproc.2003.819610.Врубель, Ю. А. Определение потерь в дорожном движении / Ю. А. Врубель, Д. В. Капский, Е. Н. Кот. Минск: БНТУ, 2006. 240 с.Vrubel' Yu. A., Kapsky D. V., Kot E. N. (2006) Determination of losses in Road Traffic. Minsk, Belarusian National Technical University. 240 (in Russian).Координированное управление дорожным движением / Ю. А. Врубель [и др.]. Минск: БНТУ, 2011. 230 с.Vrubel' Yu. A., Kapskii D. V., Rozhanskii D. V., Navoi D. V., Kot E. N. (2011) Coordinated Control of Road Traffic. Minsk, Belarusian National Technical University. 230 (in Russian).Капский, Д. В. Совершенствование применения периферийных устройств при модернизации АСУ дорожным движением / Д. В. Капский, Д. В. Рожанский, Д. В. Навой // Безпека дорожнього руху Украïни. 2006. № 1–2. С. 112–120.Kapsky D. V., Rozhansky D. V., Navoy D. V. (2006) Improvement in Application of Peripheral Devices while Modernizing Automatic Control Systems for Road Traffic. Bezpeka Dorozhniogo Rukhu Ukrainy [Traffic Safety in Ukraine], (1–2), 112–120 (in Russian).Капский, Д. Рекомендации по разработке режимов светофорного регулирования на пешеходных переходах / Д. Капский, Е. Кот // Transport and Telecommunication. 2006. Т. 7, № 3. С. 496–503.Kapsky D., Kot E. (2006) Recommendations on Development of Traffic Signalization Modes at Pedestrian Crossings. Transport and Telecommunication, (7) 3, 496–503 (in Russian)Капский, Д. В. Проведение исследований интенсивности движения транспортных потоков: теория и эксперимент / Д. В. Капский, Д. В. Рожанский, Д. В. Мозалевский // Безпека дорожнього руху Украïни. 2006. Т. 23, № 3–4. С. 35–40.Kapsky D. V., Rozhansky D. V., Mozalevsky D. V. (2006) Study of Traffic Flow Intensity: Theory and Experiment. Bezpeka Dorozhniogo Rukhu Ukrainy [Traffic Safety in Ukraine], 23 (3–4), 35–40 (in Russian).Мочалов, В. В. Влияние на безопасность движения автомобильных телематических систем / В. В. Мочалов, А. Я. Андреев, Д. В. Капский // Вместе к эффективному дорожному движению: сб. науч. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 28–31 окт. 2008 г. / Белорус. нац. техн. ун-т; редкол.: А. С. Калиниченко [и др.]. Минск, 2008. С. 136–145.Mochalov V. V., Andreev A. Ya., Kapsky D. V. (2008) Influence of Automotive Telematics System Movement on Safety. Vmeste k Effektivnomu Dorozhnomu Dvizheniyu: Sb. Nauch. St. Mezhdunar. Nauch.-Prakt. Konf., Minsk, 28–31 Okt. 2008 g. [Together to Efficient Road Traffic: Collection of Scientific Papers. International Scientific and Practical Conference, Minsk, October 28–31, 2008]. Minsk, Belarusian National Technical University, 136–145 (in Russian).Discrete Choice Methods and their Applications to Short Term Travel Decisions / М. Ben-Akiva, M. Bierlaire, R. W. Hall (еd.) // Handbook of Transportation Science. International Series in Operations Research & Management Science. 1999. Vol. 23. Р. 5–33. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-5203-1_2/Ben-Akiva ?., Bierlaire M., Hall R. W. (1999) Discrete Choice Methods and their Applications to Short Term Travel Decisions. Handbook of Transportation Science. International Series in Operations Research & Management Science, 5–33. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-5203-1_2.A Modified Logit Route Choice Model Overcoming Path Overlapping Problems: Specification and Some Calibration Results for Interurban Networks / Е. Cascetta [et al.] // Proceedings of the 13th International Symposium on Transportation and Traffic Theory. France: Lyon, 1996. Р. 697–711.Cascetta E., Nuzzolo A., Russo F., Vitetta A. (1996) A Modified Logit Route Choice Model Overcoming Path Overlapping Problems: Specification and Some Calibration Results for Interurban Networks. Proceedings of the 13th International Symposium on Transportation and Traffic Theory. France, Lyon, 697–711.Robertson, D. I. TRANSYT: а Traffic Network Study Tool: Road Research Laboratory Report LR 253 / D. I. Robertson. Crowthorne, Berkshire, 1969.Robertson D. I. (1969) TRANSYT: a Traffic Network Study Tool. Road Research Laboratory Report LR 253. Crowthorne, Berkshire.Lowrie, P. R. SCATS – Principles, Methodology and Algorithms / P. R. Lowrie // Proceedings of the International Conference on Road Traffic Signalling. United Kingdom: London, 1982. Р. 67–70.Lowrie P. R. (1982) SCATS – Principles, Methodology and Algorithms. Proceedings of the International Conference on Road Traffic Signalling. United Kingdom, London, 67–70.SCOOT– a Traffic Responsive Method of Co-Ordinating Signals / Р. В. Hunt [et al.]: TRRL Report 1014. Crowthorne, Berkshire, England, 1981. 44 p.Hunt P. B., Robertson D. I., Bretherton R. D., Winton R. I. (1981) SCOOT– a Traffic Responsive Method of Coordinating Signals. Report TRRL 1014 Transport and Road Research Laboratory. Crowthorne, Berkshire, England. 44.Gartner, N. H. OPAC: а Demand-Responsive Strategy for Traffic Signal Control / N. H. Gartner // Transportation Research Record 906. 1983. Р. 75–81.Gartner N. H. (1983) OPAC: a Demand-Responsive Strategy for Traffic Signal Control. Transportation Research Record, (906), 75–81.Henry, J. J. PRODYN / J. J. Henry, J. L. Farges // Proceedings of the 6th IFAC/IFIP/IFORS Symposium on Control, Computers, Communications in Transportation. France: Paris, 1989. Р. 253–255. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-037025-5.50043-8.Henry J. J., Farges J. L. (1989) PRODYN. Proceedings of the 6th IFAC/IFIP/IFORS Symposium on Control, Computers, Communications in Transportation. France, Paris, 253–255. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-037025-5.50043-8.Di Taranto, C. UTOPIA / С. Di Taranto, V. Mauro // Proceedings of the 6th IFAC/IFIP/IFORS Symposium on Control, Computers, Communications in Transportation. France, Paris, 1989. Р. 245–252. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-037025-5.50042-6.Di Taranto C., Mauro V. (1989) UTOPIA. Proceedings of the 6th IFAC/IFIP/IFORS Symposium on Control, Computers, Communications in Transportation. France, Paris, 245–252. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-037025-5.50042-6.Head, K. L. Hierarchical Framework for Real-Time Traffic Control / K. L. Head, P. B. Mirchandani, D. Sheppard // Transportation Research Record 1360. 1992. Р. 82–88.Head K. L., Mirchandani P. B., Sheppard D. (1992) Hierarchical Framework for Real-Time Traffic Control. Transportation Research Record, (1360), 82–88.Van Katwijk, R. T. Multi-Agent Look-Ahead TrafficAdaptive Control. / R. T. Van Katwijk. Netherlands, Delft: Delft University of Technology, 2008. 173 p.Van Katwijk R. T. (2008) Multi-Agent Look-Ahead Traffic-Adaptive Control. Netherlands, Delft, Delft University of Technology. 173.Tassiulas, L. Stability Properties of Constrained Queueing Systems and Scheduling Policies for Maximum Throughput in Multihop Radio Networks / L. Tassiulas, A. Ephremides // IEEE Transactions on Automatic Control. 1992. Vol. 37, Iss. 12. Р. 1936–1948. https://doi.org/10.1109/9.182479.Tassiulas L., Ephremides A. (1992) Stability Properties of Constrained Queueing Systems and Scheduling Policies for Maximum Throughput in Multihop Radio Networks. IEEE Transactions on Automatic Control, 37 (12), 1936–1948. https://doi.org/10.1109/9.182479.Smith, M. J. A Local Traffic Control Policy Which Automatically Maximises the Overall Travel Capacity of an Urban Road Network / M. J. Smith // Traffic Engineering + Control. 1980. Vol. 21, No 6. Р. 298–302.Smith M. J. (1980) A Local Traffic Control Policy Which Automatically Maximises the Overall Travel Capacity of an Urban Road Network. Traffic Engineering + Control, 21 (6), 298–302.Smith, M. J. Traffic Signal Control and Route Choice: а New Assignment and Control Model Which Designs Signal Timings / M. J. Smith // T Transportation Research Part C: Emerging Technologies. 2015. Vol. 58. P. 451–473. https://doi.org/10.1016/j.trc.2015.02.002.Smith M. J. (2015) Traffic Signal Control and Route Choice: ? New Assignment and Control Model Which Designs Signal Timings. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 58, 451–473. https://doi.org/10.1016/j.trc.2015.02.002.Varaiya, P. A Universal Feedback Control Policy for Arbitrary Networks of Signalized Intersections / Р. Varaiya // EECS, UC Berkeley. 2009.Varaiya P. (2009) A Universal Feedback Control Policy for Arbitrary Networks of Signalized Intersections.EECS, UC Berkeley.Varaiya, P. Max Pressure Control of a Network of Signalized Intersections / Р. Varaiya // Transportation Research Part C: Emerging Technologies. 2013. Vol. 36. Р. 177–195. https://doi.org/10.1016/j.trc.2013.08.014.Varaiya P. (2013) Max Pressure Control of a Network of Signalized Intersections. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, (36), 177–195. https://doi.org/10.1016/j.trc.2013.08.014.Distributed Traffic Signal Control for Maximum Network Throughput / Т. Wongpiromsarn [et al.] // 15th International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems, IEEE. 2012. Р. 588–595. https://doi.org/10.1109/itsc.2012.6338817.Wongpiromsarn T., Uthaicharoenpong T., Yu Wang, Frazzoli E., Danwei Wang (2012) Distributed Traffic Signal Control for Maximum Network Throughput. 15th International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems, IEEE, 588–595. https://doi.org/10.1109/itsc.2012.6338817.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.