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:

Ученые вспоминают о своих родственниках, воевавших в 1941–1945 гг.
9 мая 2025
В День Победы сотрудники КарНЦ РАН поделились воспоминаниями о своих родных — участниках Великой Отечественной войны

Великая Отечественная война затронула практически каждую российскую семью, оставив глубокий след в судьбах миллионов. В честь Дня Победы генеральный директор Карельского научного центра РАН Ольга Бахмет и сотрудники институтов поделились воспоминаниями о своих родных — участниках войны, их боевом пути и подвигах. Эти истории — часть общей памяти, которую мы храним и передаём ради будущего.
С Днем Победы!
Виртуальная выставка "Путь к Победе"
7 мая 2025
Судьбы ученых-фронтовиков, архивные документы и редкие письма на карельском языке представлены на виртуальной выставке КарНЦ РАН

Карельский научный центр РАН представил виртуальную выставку "Путь к Победе", посвященную 80-летию Победы в Великой Отечественной войне. На ней можно узнать о судьбах ученых, служивших в рядах Красной армии в 1941–1945 годах, познакомиться с материалами из Научного архива КарНЦ РАН – фотографиями встречи Онежской флотилии и документами, отражающими работу исследователей в военные годы. Отдельный раздел посвящен результатам Марафона писем на карельском и вепсском языках, в ходе которого сотрудники ИЯЛИ КарНЦ РАН собрали редкие фронтовые весточки.
О.Н. Бахмет - встреча 6 мая
6 мая 2025
Руководство Карельского научного центра РАН провело встречу с представителями профсоюзных организаций

Встреча прошла по инициативе генерального директора КарНЦ РАН Ольги Бахмет.
Поводом для мероприятия послужили спорные формулировки, которые использовала председатель объединенного комитета профсоюза (ОКП) КарНЦ РАН Татьяна Попова в своей презентации на конференции трудового коллектива, посвященной обсуждению хода выполнения нового коллективного договора между работодателем и работниками. Материалы своей презентации председатель профсоюзного объединения разместила в открытых источниках, несмотря на то, что она знала, что по ряду выводов администрация Центра хотела бы проконсультировать ее во избежание ошибок.
Алексей Паршуков, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН, руководитель исследования
28 апреля 2025
Карельские биологи успешно протестировали метод обнаружения гельминтов у рыб по наличию их ДНК в воде

Специалисты Института биологии КарНЦ РАН впервые в республике опробовали метод анализа ДНК окружающей среды (e-DNA) для обнаружения модельного паразита рыб в зоне влияния форелевых хозяйств. Это особенно важно в связи с распространением рыбоводческих ферм, использующих практику перевозки посадочного материала (мальков) из одних водоемов в другие, что грозит появлением в озерах новых паразитов. Сегодня, чтобы выявить зараженность, необходимо поймать и обследовать рыбу, причем для точного результата требуется как минимум 15 особей. Это может быть затруднительно в естественных условиях и затратно в садковых. Диагностическая система e-DNA позволяет обнаруживать присутствие паразитов непосредственно в пробах воды.