Новости
Петрозаводск
13 ноября 2023
Сотрудники ИПМИ работают над транспортной моделью Петрозаводска. Она позволит исследователям и властям анализировать, как повлияют на дорожную ситуацию временное перекрытие улиц, новые объездные пути, тоннели и мосты. Для изучения обстановки на дорогах ученые привлекают теоретико-игровые математические методы — ищут оптимальные стратегии, которыми руководствуются водители автомобилей, перевозчики и пассажиры общественного транспорта.
Автомобильные пробки — актуальная проблема, в решении которой может помочь математика. В России есть научные коллективы, которые исследуют транспортные сети различными математическими методами с учетом специфики городов. Отразить дорожную ситуацию в Петрозаводске позволит специальная модель, которую создают исследователи Карельского научного центра РАН. Работа ведется в рамках гранта Российского научного фонда №22-11-20015, проводимого совместно с органами власти Республики Карелия с финансированием из Фонда венчурных инвестиций.

Для того чтобы построить математическую модель столицы Карелии исследователи использовали различные данные, в том числе, часть получена в результате опроса, в котором участвовали более тысячи горожан, рассказавших о своих способах перемещения к местам работы и обратно. Транспортную схему представили в виде графа — математического объекта. Граф состоит из вершин (уличных перекрестков) и ребер — дорог, которые их соединяют.

Наталия Никитина, участник исследования, старший научный сотрудник лаборатории стохастического моделирования информационно-вычислительных и телекоммуникационных систем Института прикладных математических исследований КарНЦ РАН
Наталия Никитина, участник исследования, старший научный сотрудник лаборатории стохастического моделирования информационно-вычислительных и телекоммуникационных систем Института прикладных математических исследований КарНЦ РАН

— Модель позволит изучить поведение разных участников транспортного движения: то есть разделить трафик на легковые машины, грузовики малого, среднего и большого веса, автобусы и микроавтобусы. Это важно, поскольку у разных видов транспорта есть разные ограничения согласно ПДД — они ведут себя по-разному и влияют на общую ситуацию по-разному, — рассказала Наталия Никитина, участник исследования, старший научный сотрудник лаборатории стохастического моделирования информационно-вычислительных и телекоммуникационных систем Института прикладных математических исследований КарНЦ РАН.

Оптимальные стратегии для всех участников дорожного движения можно разработать при помощи теории игр — раздела математики, изучающего решение конфликтов между игроками и оптимальность их стратегий. Применимо к транспортной системе, игроками могут быть водители личных авто, перевозчики и пользователи общественного транспорта. Стратегии участников – это, например, выбираемые маршруты, интервалы движения, цены на проезд.

— Теоретико-игровые методы могут подсказать, как организовать дорожное движение так, чтобы люди распределились более оптимально. Алгоритмы на основе этих методов, можно встроить в навигаторы и программа будет подсказывать определенный маршрут одной части водителей, и альтернативный — другой. Так они распределятся более равномерно, и всем от этого будет лучше, — добавила математик.

Теория игр также может помочь установить оптимальные маршруты и интервалы движения общественного транспорта. Поскольку перевозчики работают в условиях конкуренции, немаловажно предсказать такое поведение, которое позволит не упустить выгоду и будет удобно для горожан.

Транспортный граф города Петрозаводска

Своими результатами исследователи поделились в научной статье, опубликованной в журнале «Математическая теория игр и ее приложения». Анализ позволил выявить наиболее критичные и перегруженные дороги Петрозаводска, а также те, которые можно считать резервными. Так, ключевыми безальтернативными маршрутами движения названы проспект Ленина, Лососинское шоссе и Гоголевский мост, улица Шотмана, улица Антикайнена. Модель подтвердила, что чаще всего перегруженными являются улица Красноармейская, отдельные участки проспекта Ленина и улицы Кирова. В числе резервных участков дорог названы ул. Пушкинская, ул. Олонецкая, ул. Ломоносова.

Также ученые рассчитали маршруты, которые вносят наибольший вклад в центральность — математически выраженную значимость наиболее загруженных дорог. Эту характеристику можно использовать для анализа структурных особенностей графа городских дорог, моделирования устойчивости и планирования развития транспортной сети.

Кроме того, в рамках работ по гранту был разработан веб-сервис с визуализацией транспортной сети города.

Впереди у коллектива еще один год исследований по проекту. Их завершат к концу следующего года. Сейчас ученые планируют рассчитать, что будет при добавлении новых объездных дорог. Известно, что городские власти задумывались о расширении улицы Достоевского и строительстве тоннеля на улице Халтурина. Саму модель нужно доработать, добавив в нее данные по частному сектору и новым районам города. Еще одно направление работы — специальный веб-сервис для более удобного и наглядного доступа к модели, так ее могли бы увидеть не только специалисты, но и все желающие.

Результаты исследований будут переданы специалистам по транспортному планированию в органы власти Петрозаводска и Карелии, они могут помочь в развитии городской инфраструктуры.

Смотрите также:

1 марта 2024
Поздравляем Олега Максимова, научного сотрудника Лаборатории геологии и геодинамики докембрия Института геологии КарНЦ РАН, с успешной защитой кандидатской диссертации!
Срастание селеноджуноита и клаусталита. Фото: Виктор Гекимянц, Минералогический музей имени А.Е. Ферсмана
27 февраля 2024
Новый минерал открыли в Карелии

На Заонежском полуострове Карелии обнаружен новый минерал. Подобный минеральный вид – джуноит – известен по находкам в Австралии, однако карельский аналог в своем составе содержит селен и получил международное название – селеноджуноит. Соавтором открытия стал научный сотрудник Музея геологии докембрия Института геологии КарНЦ РАН Олег Лавров.
Валентина Каргинова-Губинова, старший научный сотрудник Отдела региональной экономической политики Института экономики КарНЦ РАН и генеральный директор КарНЦ РАН Ольга Бахмет
22 февраля 2024
В КарНЦ РАН отметили лучшие работы молодых ученых за 2023 год

Награждение победителей конкурса научных и научно-популярных работ молодых ученых прошло на торжественном заседании Ученых советов КарНЦ РАН, ПетрГУ и Карельского филиала РАНХиГС, посвященном 300-летию РАН. Оценивались публикации исследователей как на русском, так и на иностранном языках. Поздравляем лауреатов и желаем новых успешных публикаций!
22 февраля 2024
Торжественное заседание в честь 300-летия РАН прошло в КарНЦ РАН

Совместное заседание Ученых советов Карельского научного центра РАН, Петрозаводского государственного университета и Карельского филиала РАНХиГС, приуроченное к 300-летию РАН и Дню российской науки, состоялось 21 февраля. На встрече говорили о становлении академической науки в регионе, современных достижениях карельских ученых и строили планы на будущее.
19 февраля 2024
Карельский ученый награжден Почетной грамотой Президента РФ

Главный научный сотрудник Института водных проблем Севера Карельского научного центра РАН, член-корреспондент РАН Николай Филатов награжден Почетной грамотой Президента Российской Федерации.