Транспортные системы являются частью динамичной, адаптивной городской среды. Связи между транспортом, экономикой, землепользованием и качеством жизни представляют собой сложную комплексную систему. Существует ряд мер, которые могут оказать воздействие на количество выбросов и загруженность трасс, возникающих в процессе эксплуатации городских дорожных систем. Проблемы, которые особенно нуждаются в оценке, включают в себя:
• муниципальную и региональную политику землепользования;
• использование платных дорог;
• транзитная политика;
• демографические и социально-экономические изменения;
• технологические достижения и их последствий.
Поскольку моделированные данных процессов сопряжено с необходимостью учитывать индивидуальное поведение многих субъектов, то агент-ориентированные модели представляются эффективным методом решения данной задачи.
Один из наиболее крупных проектов в этой области – разработки Университета социальной инженерии Торонто (Civil Engineering University of Toronto). Торонто – самый большой по площади и по численности населения город Канады, при этом, начиная с 50-х годов, в городе фиксировался стабильный прирост населения, в результате чего проблема организации транспортной инфраструктуры стояла особенно остро. В рамках проекта сотрудники департамента транспортной инженерии университета попытались создать модель, которая могла бы помочь в оптимизации перевозок и разгрузке транспортных сетей. ILUTE моделирует деятельность отдельных объектов (агентов), то, как они развиваются с течением времени. В качестве объектов выступают домашние хозяйства, транспортные сети, развитие градостроительства, фирмы. ILUTE позволяет исследователям рассмотреть сложные взаимодействия, которые происходят в городской системе. Транспортная система, например, является одним из многих взаимосвязанных факторов, влияющих на качество "жизни" в рамках моделируемой системы.
В модель развития городских транспортных коммуникаций были включены четыре основных компонента, составляющие «поведенческое ядро»:
• земельное развитие (проблемы застройки);
• местоположение (жилых помещений, коммерческих фирм, рабочих мест);
• передвижения;
• наличие автомобиля (количество и виды транспортных средств, принадлежащих домохозяйствам).
Кроме того, существуют, по крайней мере, четыре основных группы факторов влияющих на загруженность и использование городских систем:
• демографические показатели (изменения численности постоянного населения);
• региональная экономика ( уровень развития экономики региона);
• политика правительства (зонирование, налогообложение, процентные ставки и т.д.);
• транспортная система.
Проект ILUTE направлен на построение комплексной модели городских пространственных процессов, которые помогают определить загруженность и пропускную способность транспортной системы. Для этого моделируется индивидуальная активность домохозяйств и фирм, которые определяют спрос на поездки (агентам необходимо добираться до рабочих мест, своих квартир, магазинов и т.д). Кроме индивидов и домашних хозяйств в модели фигурируют также семьи, сложный характер семейных связей, хотя и усложняет модель, придает ей большую адекватность и позволяет более успешно предсказывать маршруты передвижения агентов. Кроме того модель учитывает не только как агенты выполняют свои личные графики активности, но и коммерческую активность, то есть движение товаров и услуг в рамках городской экономики.
Решения могут приниматься как отдельными агентами, так и агрегированными группами, такими как фирмы или домохозяйства. Например, решение о приобретении автомобиля принимается скорее на уровне домохозяйства.
Перемещения в модели зависят от активности агентов, то есть вытекают из необходимости участвовать в какой-либо деятельности, причем учитывается как деловая активность, так и перемещения связанные с личными потребностями.
Пользователь ILUTE имеет возможность запустить модель на реальных данных, полученных в результате переписи населения или других статистических обследований и получить визуализированное представление о загруженности транспортной сети. Но что более важно, это возможность в рамках ILUTE синтезировать данные и моделировать изменение загруженности транспортных сетей в зависимости от изменения ряда факторов, таких как численность населения, количество дорог, численность лиц имеющих личный автотранспорт и т.д. Первоначально синтезируется число домашних хозяйств, а число семей, индивидов, рабочих мест, транспортных средств, зданий является от этого первоначального числа.
На рисунке представлена визуализация статистки о времени проведенном в пути, наложенная на карту Большого Торонто. В анимационной версии предусмотрено изменение цвета в течение времени.
Кроме того, ILUTE позволяет моделировать концентрацию высотной застройки в пешей доступности от станций метрополитена, что позволило значительно улучшить трафик Большого Торонто.
Благодаря совместной деятельности региональной планирующей организации и Университета социальной инженерии Торонто система городского и пригородного общественного транспорта в регионе считается одной из лучших в Северной Америке.
Оригинал статьи: Miller, E.J., J.D. Hunt, J.E. Abraham and P.A. Salvini (2002) “Microsimulating Urban Systems”, paper submitted for publication in Computers, Environment and Urban Systems.
© Митякова Елена