Новости
Петрозаводск
13 ноября 2023
Сотрудники ИПМИ работают над транспортной моделью Петрозаводска. Она позволит исследователям и властям анализировать, как повлияют на дорожную ситуацию временное перекрытие улиц, новые объездные пути, тоннели и мосты. Для изучения обстановки на дорогах ученые привлекают теоретико-игровые математические методы — ищут оптимальные стратегии, которыми руководствуются водители автомобилей, перевозчики и пассажиры общественного транспорта.
Автомобильные пробки — актуальная проблема, в решении которой может помочь математика. В России есть научные коллективы, которые исследуют транспортные сети различными математическими методами с учетом специфики городов. Отразить дорожную ситуацию в Петрозаводске позволит специальная модель, которую создают исследователи Карельского научного центра РАН. Работа ведется в рамках гранта Российского научного фонда №22-11-20015, проводимого совместно с органами власти Республики Карелия с финансированием из Фонда венчурных инвестиций.

Для того чтобы построить математическую модель столицы Карелии исследователи использовали различные данные, в том числе, часть получена в результате опроса, в котором участвовали более тысячи горожан, рассказавших о своих способах перемещения к местам работы и обратно. Транспортную схему представили в виде графа — математического объекта. Граф состоит из вершин (уличных перекрестков) и ребер — дорог, которые их соединяют.

Наталия Никитина, участник исследования, старший научный сотрудник лаборатории стохастического моделирования информационно-вычислительных и телекоммуникационных систем Института прикладных математических исследований КарНЦ РАН
Наталия Никитина, участник исследования, старший научный сотрудник лаборатории стохастического моделирования информационно-вычислительных и телекоммуникационных систем Института прикладных математических исследований КарНЦ РАН

— Модель позволит изучить поведение разных участников транспортного движения: то есть разделить трафик на легковые машины, грузовики малого, среднего и большого веса, автобусы и микроавтобусы. Это важно, поскольку у разных видов транспорта есть разные ограничения согласно ПДД — они ведут себя по-разному и влияют на общую ситуацию по-разному, — рассказала Наталия Никитина, участник исследования, старший научный сотрудник лаборатории стохастического моделирования информационно-вычислительных и телекоммуникационных систем Института прикладных математических исследований КарНЦ РАН.

Оптимальные стратегии для всех участников дорожного движения можно разработать при помощи теории игр — раздела математики, изучающего решение конфликтов между игроками и оптимальность их стратегий. Применимо к транспортной системе, игроками могут быть водители личных авто, перевозчики и пользователи общественного транспорта. Стратегии участников – это, например, выбираемые маршруты, интервалы движения, цены на проезд.

— Теоретико-игровые методы могут подсказать, как организовать дорожное движение так, чтобы люди распределились более оптимально. Алгоритмы на основе этих методов, можно встроить в навигаторы и программа будет подсказывать определенный маршрут одной части водителей, и альтернативный — другой. Так они распределятся более равномерно, и всем от этого будет лучше, — добавила математик.

Теория игр также может помочь установить оптимальные маршруты и интервалы движения общественного транспорта. Поскольку перевозчики работают в условиях конкуренции, немаловажно предсказать такое поведение, которое позволит не упустить выгоду и будет удобно для горожан.

Транспортный граф города Петрозаводска

Своими результатами исследователи поделились в научной статье, опубликованной в журнале «Математическая теория игр и ее приложения». Анализ позволил выявить наиболее критичные и перегруженные дороги Петрозаводска, а также те, которые можно считать резервными. Так, ключевыми безальтернативными маршрутами движения названы проспект Ленина, Лососинское шоссе и Гоголевский мост, улица Шотмана, улица Антикайнена. Модель подтвердила, что чаще всего перегруженными являются улица Красноармейская, отдельные участки проспекта Ленина и улицы Кирова. В числе резервных участков дорог названы ул. Пушкинская, ул. Олонецкая, ул. Ломоносова.

Также ученые рассчитали маршруты, которые вносят наибольший вклад в центральность — математически выраженную значимость наиболее загруженных дорог. Эту характеристику можно использовать для анализа структурных особенностей графа городских дорог, моделирования устойчивости и планирования развития транспортной сети.

Кроме того, в рамках работ по гранту был разработан веб-сервис с визуализацией транспортной сети города.

Впереди у коллектива еще один год исследований по проекту. Их завершат к концу следующего года. Сейчас ученые планируют рассчитать, что будет при добавлении новых объездных дорог. Известно, что городские власти задумывались о расширении улицы Достоевского и строительстве тоннеля на улице Халтурина. Саму модель нужно доработать, добавив в нее данные по частному сектору и новым районам города. Еще одно направление работы — специальный веб-сервис для более удобного и наглядного доступа к модели, так ее могли бы увидеть не только специалисты, но и все желающие.

Результаты исследований будут переданы специалистам по транспортному планированию в органы власти Петрозаводска и Карелии, они могут помочь в развитии городской инфраструктуры.

Смотрите также:

Лед весной в устье реки Нижний Выг
26 июня 2025
Период ледяных явлений на реках, впадающих в Белое море, стал короче на три недели за последние 60 лет

На северных реках лед стал образовываться позднее, а сходить, наоборот, раньше. Это подтвердили карельские ученые, проанализировав данные морских и метеорологических наблюдений за 64 года в устьях рек, впадающих в Белое море в районе западного побережья. Из-за изменения климата период, когда реки покрыты льдом, стал короче на три недели. При этом наиболее резкие сокращения произошли за последние 30 лет, что соответствует тенденциям глобального потепления для водоёмов арктической зоны.
Anthocomus rufus – вид жуков, принадлежащих к семейству Мелериды – впервые обнаружен в Карелии с помощью пользователей iNaturalist
23 июня 2025
Гражданская наука и интернет-технологии помогают исследователям изучать насекомых Карелии

Более 30 ранее не встречавшихся в Карелии видов насекомых обнаружили энтомологи КарНЦ РАН по итогам своих экспедиций, а также с привлечением данных активных участников портала iNaturalist - открытой платформы для сбора данных о биоразнообразии.
Карельский научный центр РАН
20 июня 2025
В КарНЦ РАН стартовал прием в аспирантуру на 2025/2026 учебный год

20 июня в Карельском научном центре РАН начался прием документов от поступающих в аспирантуру. В этом году выпускники вузов смогут выбрать одну из десяти научных специальностей в области точных, естественных, гуманитарных и общественных наук.
Объявление результатов выборов в конференц-зале КарНЦ РАН 17 июня
17 июня 2025
Прошел важный этап по выборам генерального директора КарНЦ РАН

Избирательная комиссия подвела итоги голосования работников КарНЦ РАН по выборам кандидатуры на должность генерального директора КарНЦ РАН. Явка составила более 80%. Наибольшее число голосов – 391 получил директор Института леса Александр Крышень, и.о. генерального директора КарНЦ РАН Ольгу Бахмет поддержали 252 избирателя, заместитель генерального директора КарНЦ РАН Юрий Заика получил 17 голосов. Избирательная комиссия зафиксировала эти результаты своим протоколом, который будет отправлен в Департамент кадровой политики Министерства науки и высшего образования РФ. Теперь кандидатам предстоит пройти согласования в федеральных ведомствах и с победителем конкурса будет заключен трудовой договор.
НИС "Посейдон", фото из архива. Автор фото – Игорь Георгиевский
11 июня 2025
Научно-исследовательское судно "Посейдон" вернулось из первой в этом сезоне комплексной экспедиции

Сотрудники Института водных проблем Севера КарНЦ РАН совершили экспедицию по Онежскому озеру на научно-исследовательском судне "Посейдон". Комплексная экспедиция охватила 19 станций в заливах, Центральном Онего и Кижских шхерах. Ученые отобрали пробы воды для химических и биологических анализов.