ВЕСТНИК СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Целью работы является исследование качества функционирования транспортной сети (ТС) в зависимости от внешних и внутренних факторов, поиск узких мест в ТС, рассмотрение сети с точки зрения соответствия транспортного спроса и предложения. Случайный поток событий, таких как ДТП, перегрузка магистралей, ремонтно-строительные работы и пр., порождает явления волнового характера, распространяющиеся по сети и создающие производные проблемы. Ставится задача выявления объектов транспортной инфраструктуры, значение которых становится критическим с точки зрения их влияния на устойчивость работы ТС в целом. Специфика транспортных систем больших городов и агломераций заставляет рассмотреть эту проблему более пристально с учетом их особенностей в различных аспектах: с точки зрения безопасности ТС необходимо найти наиболее уязвимые элементы транспортной сети как среди множества узлов, так и среди множества коммуникаций; с точки зрения надежности необходимо обеспечить штатное функционирование ТС в допустимых пределах; с точки зрения устойчивости необходима такая структурная и функциональная организация ТС, которая позволит при внешних и внутренних возмущениях сохранять жизнеспособность системы. На практике результаты исследований могут быть использованы при транспортном планировании, разработке генеральных планов развития городов, реконструкции существующей транспортной инфраструктуры, для совершенствования систем транспортной безопасности, разработки интеллектуальных транспортных систем.

В данной работе исследуются современные проблемы городской логистики, связанные с необходимостью адаптации маршрутов различных транспортных средств к изменяющимся условиям городской среды. Основное внимание уделяется задаче многих коммивояжеров (MTSP), которая формализована в мультиагентной постановке (MATSP) с обязательным посещением выделенных точек погрузки/разгрузки, поскольку задача в таком контексте позволяет рассматривать сценарии, приближенные к типичным для систем городского распределения. В статье анализируются различные методы решения: эволюционные алгоритмы, алгоритмы роевого интеллекта (пчелиного роя и муравьиной колонии) и алгоритм имитации отжига. В рамках проведенного исследования сформулирована математическая модель задачи MATSP, позволяющая определить основные ограничения, а также целевую функцию, подвергаемую оптимизации. Далее проведены сравнительные вычислительные эксперименты для задачи нескольких коммивояжеров с точками вывоза для определения оценки эффективности на тестовых наборах данных с выделенными областями обслуживания. Данные эксперименты позволяют наглядным образом выявить особенности каждого из алгоритмов, что дает основу для определения целевого алгоритма в зависимости от входных данных. Отдельное внимание уделено классификации задачи MATSP, которая содержит в себе следующие классы: базовый, сбалансированный, динамический и с выделенными точками погрузки/разгрузки. Исследуются как статические, так и динамические аспекты задачи, включая онлайн-добавление точек и перерасчет маршрутов в реальном времени. Полученные результаты исследования демонстрируют перспективность использования мультиагентного подхода для решения задач городской маршрутизации, особенно в условиях изменяющихся параметров и необходимости оперативного реагирования на изменения.