Введение. Учебное пособие предназначено для методического обеспечения подготовки студентов (бакалавров) по дисциплине «Математические модели движения транспортных

Учебное пособие предназначено для методического обеспечения подготовки студентов (бакалавров) по дисциплине «Математические модели движения транспортных средств» в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 190600.62 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов».

Целью изучения дисциплины «Математические модели движения транспортных средств» является освоение дисциплинарных компетенций, формирование знаний в области принятия оптимальных управленческих решений по выбору и обоснованию рациональных способов организации транспортного процесса.

В результате изучения дисциплины студент должен обладать следующими компетенциями:

· использование основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

· владение знаниями организационной структуры, методов управления и регулирования, критериев эффективности применительно к конкретным видам транспортных и технологических машин (ПК-13);

· владение знаниями технических условий и правил рациональной эксплуатации транспортной техники, причин и последствий прекращения ее работоспособности (ПК-15);

Для современного общества характерно постоянное увеличение объема транспортного сообщения, возрастание требований к повышению его надежности, безопасности и качества. Это предполагает увеличения затрат на улучшение инфраструктуры транспортной сети, превращения ее в гибкую, регулируемую систему. При этом риск инвестиций значительно возрастает, если не учитывать закономерности развития транспортной сети, распределение загрузки ее участков. Сложившиеся диспропорции между темпами развития улично-дорожной сети и темпами роста количества автотранспорта приводят к ухудшению условий движения, заторам, росту задержек и увеличению расхода топлива, ухудшению экологической обстановки, социальному дискомфорту.

Для поиска эффективных стратегий управления транспортными потоками в городе, оптимальных решений по проектированию улично-дорожной сети и организации дорожного движения необходимо учитывать широкий спектр характеристик транспортного потока, закономерности влияния внешних и внутренних факторов на динамические характеристики смешанного транспортного потока.

Теория транспортных потоков развивалась исследователями различных областей знаний – физиков, математиков, специалистов по исследованию операций, транспортников, экономистов. Накоплен большой опыт исследования процессов движения. Однако нестабильность и многообразие транспортного потока, противоречивость критериев качества управления дорожным движением, непредсказуемость и случайный характер дорожно-климатических условий делает управление дорожным движением всегда сложным и приближенным. Наиболее эффективно проектирование оснащенности городов техническими средствами организации движения и автоматизированными системами управления достигается с применением математического моделирования движения транспортных средств. Поэтому в учебном пособии рассматриваются различные аспекты такого моделирования.

Оптимизация движения транспортных средств предполагает описание не только детерминированных процессов, связанных, например, с моделированием тягово-скоростных свойств автомобиля, но и стохастических процессов организации движения потоков автомобилей, плотность которых носит случайный характер.

Сложность задач, решаемых при проведении исследований, обусловливает применение не только приближенных методов моделирования, но и компьютерных технологий при реализации математических моделей. Поэтому для современного специалиста важно не только умение проводить обработку экспериментальных данных по изучению транспортных потоков, но и понимание проблем вычислительного эксперимента, умение использовать компьютер для реализации математической модели.

Основная задача учебного пособия состоит в том, чтобы в рамках предлагаемого курса не только познакомить студентов технического университета с основами предмета, но и побудить у них интерес к методам теоретических и экспериментальных исследований, закрепить навыки расчета интенсивности движения на участке пересечения дорог (перекрестке) в рамках курсовой работы.

Небольшой объем учебного пособия обусловил ограничения при изложении методов моделирования транспортных потоков и заставил прибегнуть к физическому уровню строгости изложения. Сознательный уход от подробного изложения материала предполагает акцент на самостоятельную работу с углубленным изучением предмета, которую можно продолжить, пользуясь приведенным списком литературы.

Самотестирование осуществляется по контрольным вопросам, которые приведены в конце каждого раздела учебного пособия, в заключение дан пример теста для проверки уровня обученности.