До визначення продуктивності та енергоефективності транспортних засобів в умовах міської мобільності

Abstract

Транспортні потоки, що прямують вулично-дорожньою мережею міста, в комплексі із зовнішніми чинниками, що впливають на їх рух, утворюють систему, функціонування якої потребує налаштування на оптимальні режими. В статті запропоновано підхід щодо оцінювання ефективності транспортних засобів в умовах міської мобільності за критеріями їх енергоефективності та продуктивності. Підхід ґрунтується на засадах проведення морфологічного аналізу системи оцінювання ефективності транспортних засобів, в ході якого виокремлено п’ять основних функціональних елементів системи: автомобіль, транспортний потік, дорога, засоби керування рухом та середовище руху. Для морфологічних елементів визначено двадцять дві суттєві морфологічні ознаки, як кількісні, так і якісні, для яких задано варіанти їх реалізації. Для якісних ознак визначено кількісні вимірники, що дозволить провести синтез типових структур системи та визначити їх оптимальні режими. Загальна кількість можливих структур системи сягає 1,7496·1014. Морфологічним характеристикам однозначно відповідають параметри системи цільових функцій, прирости яких в ході розв’язання задачі оптимізації є складовими інтегрального критерію ефективності транспортних засобів. Керування транспортними засобами за оптимальних режимів дозволить знизити енерговитрати і збільшити їх продуктивність, зменшити кількість транспортних заторів на дорогах, покращити екологічний стан придорожнього середовища та зменшити рівень небезпеки дорожнього руху. Результати морфологічного аналізу доцільно використовувати в процесі проведення статистичного аналізу параметрів системи з метою розробки адекватних нелінійних математичних моделей з множиною результуючих параметрів для контролю поточного та прогнозування перспективних станів системи на різних рівнях деталізації вулично-дорожньої мережі.

Transport flows, which go through the street-road grid of the city, in combination with external factors that affect their movement, set up the system, the operation of which requires adjustment to optimal modes. The article proposes an approach to evaluate the efficiency of traffic organization in terms of urban mobility according to the criteria of their energy efficiency and productivity. The approach is based on the principles of morphological analysis of the traffic flow system, which identifies five main functional elements of the system: car, traffic flow, road, traffic controls and traffic environment. Twenty-two significant morphological features, both quantitative and qualitative, have been identified for morphological elements, for which variants of their implementation have been set. Quantitative meters have been identified for qualitative features, which will allow the synthesis of typical system structures and determine their optimal modes of operation. The total number of possible structures of the system reaches 1,7496·1014. The morphological characteristics unambiguously correspond to the parameters of the system of objective functions, the increments of which during the solution of the optimization problem are components of the integrated criterion of vehicle efficiency. Driving vehicles in optimal conditions will reduce energy consumption and increase their productivity, reduce traffic congestion, improve the environmental condition of the roadside environment and reduce the level of road hazards. The results of morphological analysis should be used in the process of statistical analysis of system parameters in order to develop adequate nonlinear mathematical models with set of output parameters to control the current and forecast future conditions of the system at different levels of detail of the road network.

Транспортные потоки, движущиеся по улично-дорожной сети города, в комплексе с внешними факторами, влияющими на их движение, образуют систему, функционирование которой требует настройки на оптимальные режимы. В статье предложен подход к оценке эффективности транспортных средств в условиях городской мобильности по критериям их энергоэффективности и производительности. Подход основывается на принципах проведения морфологического анализа системы оценки эффективности транспортных средств, в ходе которого выделены пять основных функциональных элементов системы: автомобиль, транспортный поток, дорога, средства управления движением и среда движения. Для морфологических элементов определены двадцать два существенных морфологических признака, как количественных, так и качественных, для которых заданы варианты их реализации. Для качественных признаков определены количественные измерители, что позволит провести синтез типовых структур системы и определить их оптимальные режимы. Общее количество возможных структур системы достигает 1,7496·1014. Морфологическим характеристикам однозначно соответствуют параметры системы целевых функций, приросты которых в ходе решения задачи оптимизации являются составными интегрального критерия эффективности транспортных средств. Управление транспортными средствами в оптимальном режиме позволит снизить энергозатраты и увеличить их производительность, уменьшить количество транспортных заторов на дорогах, улучшить экологическое состояние придорожного среды и уменьшить уровень опасности дорожного движения. Результаты морфологического анализа целесообразно использовать в процессе проведения статистического анализа параметров системы с целью разработки адекватных нелинейных математических моделей с множеством выходных параметров для контроля текущего и прогнозирования перспективных состояний системы на различных уровнях детализации улично-дорожной сети.