Ключевые слова : транспортная инфраструктура, моделирование, проектирование транспортной инфраструктуры
Введение
Урбанизация и формирование новых городских систем в настоящее время является важной составляющей общественного и технического прогресса. Транспорт — неотъемлемая часть любого населённого пункта, он призван обслуживать население и удовлетворять потребности звеньев городской системы. С развитием городов возрастает потребность в высоком уровне транспортного обслуживания.
Объекты инфраструктуры — средства, благодаря которым транспортная отрасль может обслуживать города, оказывая населению и предприятиям качественные транспортные услуги и соединяя городские системы в единую сеть. За урбанизацией должно следовать и развитие объектов транспортной инфраструктуры. Для городов, перерастающих в мегаполисы, требуется модернизация уже имеющихся средств, а для новых городских систем должны создаваться новые транспортные системы. Также важно формирование и усовершенствование путей сообщения, связывающих города и образующих единую системы страны.
Важным этапом создания и модернизации объектов транспортной инфраструктуры является моделирование. Моделирование — это один из универсальных методов научного исследования, при котором изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающую процессы, происходящие в этой системе с целью получения информации и реализации действий, позволяющих конфигурировать деятельность изучаемой системы. Моделирование позволяет оценивать эффективность предлагаемых решений, не прибегая к экспериментальному исследованию на реальном объекте. Также данный метод призван сокращать расход ресурсов, необходимых для проектирования и моделирования транспортных объектов и путей сообщения.
Основная часть
Существует несколько способов моделирования, позволяющих создавать и оценивать объекты инфраструктуры, каждый из которых стремиться оказаться теоретическим или эмпирическим. Рассмотрим некоторые из них.
Имитационное моделирование — метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности. Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении поведения исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между ее элементами для проведения различных экспериментов, Имитационное моделирование позволяет имитировать поведение системы во времени. Причём плюсом является то, что временем в модели можно управлять: замедлять в случае с быстропротекающими процессами и ускорять для моделирования систем с медленной изменчивостью. Можно имитировать поведение тех объектов, реальные эксперименты с которыми дороги, невозможны или опасны.
В случае проектирования и модернизации объектов транспортной инфраструктуры имитационная модель позволит воспроизвести транспортно-логистические процессы, а также сформировать анализ и прогноз функционирования объектов, создавая различные условия и меняя определенные показатели системы. Это позволит сократить временные затраты на поиск и определение местонахождения «узких мест» транспортной системы. Метод имитационного моделирования также полезен в условиях перспективного планирования стратегических объектов, когда решение о реализации еще не принято, а ряд способов не удовлетворяет потребностям.
Помимо имитационной модели для проектирования также возможно использование математической модели. Математическое моделирование — это идеальное научное знаковое формальное моделирование, при котором описание объекта осуществляется на языке математики, а исследование модели проводится с использованием тех или иных математических методов.
Для проектирования и модернизации объектов транспортной инфраструктуры математическое моделирование позволит сформировать точную систему, учитывающую факторы вероятного риска. Также, формируемая модель будет учитывать все ресурсы, необходимые для реализации и их количество, сроки и возможные угрозы. Этот вид моделирования будет учитывать вс показатели, и даже позволит рассчитать вероятность ошибки.
Основным недостатком математического моделирования является минимальный уровень визуализации процессов. Для объектов транспортной инфраструктуры этот показатель является одним из ключевых при оценке качества созданной модели.
Также в целях большей визуализации процессов, происходящих при планировании и модернизации объектов транспортной инфраструктуры можно прибегнуть к методу эмпирической модели.
Эмпирическая модель — разновидность моделей, основу которой составляют результаты анализа некоторого объема данных (информации), полученных в результате эксперимента или измерений.
Для создания эмпирической модели обязательно проведение эксперимента в реальных условиях. Это позволит учесть наименьшее число возможных исходов (эмпирические действия исключат маловероятные события). Для реализации данного метода также может быть задействован эмпирический опыт, полученный на ранее реализованных проектах, но его наличие не всегда является обязательным.
Для разработки решений в области моделирования объектов транспортной инфраструктуры этот метод будет являться затратным, поскольку для создания реальных условий разработчику придется использовать приблизительно одинаковый объем ресурсов сначала для создания модели, а затем для реализации полученных в процессе моделирования решений.
Имея несколько методологий моделирования возможно произвести оценку каждого и выбрать наиболее эффективный для условий модернизации и проектирования объектов транспортной инфраструктуры.
Напомним, что виды моделирования в той или иной степени являются и теоретическими, и эмпирическими. Произведем оценку каждого из приведённых методов.
Математическая модель позволяет учесть максимальное число возможных исходов, полученных при реализации решений. В краткосрочном периоде модель не является затратной, но в долгосрочной перспективе разработчику придется прибегнуть и к другим методам исследования, чтобы сократить число возможных исходов, а соответственно и затрат на предотвращение возможных рисков. Исходя из этого, отметим, что математическое моделирование, стремиться быть теоретическим методом.
Эмпирическая модель (реальный эксперимент) позволит разработчику избавится от большого количества возможных исходов, сокращая расходы на риск, но создание самой модели потребует значительного числа ресурсов. Это позволяет оценить реальный эксперимент, как эмпирический метод,
Имитационное моделирование позволяет в условиях, максимально приближенных к реальности, произвести анализ функционирования объекта транспортной инфраструктуры, а изменяя факторы деятельности и показатели, учесть наиболее вероятные исходы от реализации. Сочетая в себе теоретически полученные данные и максимальное приближение условий к реальности, метод имитационного моделирования экономит временные и физические ресурсы.
Для наглядного отображения стремления методов к теоретической или эмпирической стороне моделирования создана схема. (Рисунок 1)
Рис. 1. Соотношение составляющих для методов
Заключение
Моделирование является одним из важнейших этапов при модернизации и проектировании объектов транспортной инфраструктуры. Существует несколько способов моделирования. Оптимальным в использовании для транспортно-логистических систем является метод имитационного моделирования. Сочетая в себе практическое и теоретическое значение в приблизительно одинаковом соотношении, он позволяет сокращать затраты на ресурсы и исключать возможные риски.
Литература:
- Эльберг, М. С. Э530 Имитационное моделирование: учеб. пособие / М. С. Эльберг, Н. С. Цыганков. — Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2017. — 128 с. ISBN 978–5-7638–3648–6
- Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. — М.: Наука, 1978, 400 с.
- Имитационное моделирование в задачах синтеза структуры сложных систем (оптимизационно-имитационный подход). /Цвиркун А. Д., Акинфиев В. К. и др. — М.: Наука, 1985.- 176 с.
- Карпов Ю. Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5.- СПб.: БХВ — Петербург, 2005.- 400с.:ил.
- Кугаенко А. А. Основы теории и практики динамического моделирования социальноэкономических объектов и прогнозирования их развития. — М.: Вузовская книга 1998. — 392с.
- Звонарев, С. В. З‑42 Основы математического моделирования: учебное пособие / С. В. Звонарев. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. —112 с. ISBN 978–5-7996–2576–4
- Пономарев, В. Б. Математическое моделирование технологических процессов: курс лекций / В. Б. Пономарев, А. Б. Лошкарев. — Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУУПИ, 2006. — 129 с
- Байбурина Э. Р., Головко Т. В. Эмпирическое исследование интеллектуальной стоимости крупных российских компаний и факторов ее роста // Корпоративные финансы. 2008. № 2 (6). C. 5–19
- https://libraryno.ru/2–3-3-teoreticheskie-i-empiricheskie-modeli-matmodosipkina/
- https://studref.com/676911/matematika_himiya_fizik/postroenie_empiricheskih_modeley
