Пропускная способность автодорог
Информация - Производство и Промышленность
Другие материалы по предмету Производство и Промышленность
Проблема ограниченности пропускной способности автодорог.
Данный метод позволяет определить кратчайший путь между 2-мя точками в городе.
Этот метод может быть применен для определения сегментов улиц, через которые должен проходить маршрут транспортного средства для минимизации пройденного пути, времени или иного фактора.
Использование данного метода подразумевает существование пути из конечного пункта в начальный как такового.
Использование данного метода подразумевает, что значение критического фактора неотрицательно, хотя в принципе, с учетом сделанных оговорок он может быть применен при отрицательных значениях фактора. В этом случае расстояние не может быть оптимизируемым фактором: так как оно отрицательным быть не может.
При использовании данного метода множеству сегментов улиц города сопоставляется граф Х, вершинами которого являются точки пересечения/соединения сегментов улиц города. Ребра графа Х задаются по следующему правилу (матрица смежности):
Хij= 1, существует участок дороги, соединяющий перекрестки i и j (длинной в 1 квартал), пригодный для проезда данного транспорта.
Хij= 0, не существует таких участков дорог.
Далее для нахождения кратчайшего пути используется один из алгоритмов нахождения кратчайшего пути из теории графов, например алгоритм Дейкестры. При наличии отрицательных значенияй фактора можно использовать алгоритм Форда: Мура и Беллмана.
Замечания.
1. Граф Х- ориентированный по способу построения. Таким образом , возможно нахождение кратчайшего пути на улицах с односторонним движением.
2. Возможные варианты задания весов дуг.
В случае минимизации длины пройденного пути веса матрицы С- расстояние между перекрестками.
В случае минимизации времени движение веса матрицы С- время езды из i в j.
Веса могут быть также заданы в соответствии с другими критериями.
Случаю, когда веса могут быть < 0 соответствует ситуация, когда некоторые участки улиц могут быть выигрышными по выбранному фактору. В этом случае при наличии циклов в графе стандартные алгоритмы теории графов решения дать не смогут - оптимальный маршрут будет проходить бесконечное число раз по выигрышным ребрам.
Нельзя гарантировать , что передвижение по полученному пути увеличит пропускную способность автодорог , но гарантируется ,что путь будет оптимальным -иметь минимальный вес. Таким образом , выбирая в качестве веса длину ,мы получим кратчайший по длине маршрут. Если в качестве веса было выбрано время ,то (при соответствии заданных данных действительности ) время езды будет минимальным. В результате этого самое заметное проявление проблемы ограниченности пропускной способности автодорог- задержки в “пробках” - будет минимизировано.
В случае, если требуется определить кратчайшие пути между всеми перекрестками населенного пункта: следует применять специальные дополнения к алгоритму Дейкестры, а также алгоритм Флойда.
Определение оптимального маршрута машин для обслуживания дороги.
Данный метод вырабатывает оптимальный маршрут для обхода всех ребер графа как минимум по 1 разу при минимизации суммы весов пройденных ребер.
Метод может быть применен для нахождения оптимального маршрута для машин очистки снега ,посыпки песком , смывки асфальта , почтовой развозки ( в каждый дом на каждой улице) , сборки мусора от каждого дома...
Данный метод находит оптимальный путь только для одной машины , поэтому он наиболее пригоден для использования муниципальными службами для планирования маршрута внутри района.
При использовании данного метода множеству сегментов улиц района, подлежащего обработке сопоставляется граф Х, задаваемый по следующему правилу (матрица смежности [xij]):
Хij= 1, существует участок дороги ,соединяющий перекресток i и j (длинной в 1 квартал), подлежащий обработке.
Xij= 0, не существует такого участка дороги.
Также задается матрица весов для ребер С=[cij].
Замечания.
1. Граф Х- ориентированный по способу построения. Таким образом, возможно нахождение кратчайшего маршрута на улицах с односторонним движением.
2. Общие требования-веса 0. Веса для ребер задаются как вес пути из одной вершины в другую.
В случае минимизации длины пройденного пути веса матрицы С - расстояние между перекрестками.
В случае минимизации времени движение веса матрицы С- время езды из i в j.
Веса могут быть также заданы в соответствии с другими критериями.
3. Как правило , машины обслуживания дороги двигаются медленно , т.е. увеличивая возможность “пробки”. Поэтому применение данного метода может существенно сократить вероятность “пробок” на “опасных” улицах .
Нельзя гарантировать , что передвижение по полученному пути увеличит пропускную способность автодорог , но гарантируется ,что путь будет оптимальным - иметь минимальный вес. Таким образом , выбирая в качестве веса длину, мы получим кратчайший по длине маршрут. Если в качестве веса было выбрано время, то (при соответствии заданных данных действительности ) время езды будет минимальным. В результате этого самое заметное проявление проблемы ограниченности пропускной способности автодорог- задержки в “пробках” - будет минимизировано.
4. Так как данный алгоритм не учитывает стоимость захода на маршрут, то решение может быть не оптимальнеым относительно стоимости выхода и схода на линию автотранспорта. Алгоритм дает лишь кратчайший ма