Оптимизация транспортной сети

Введение

Оптимизация – это нахождения оптимума (минимума или максимума) функции при соблюдении некоторых ограничений. Проще говоря, это создание для объекта или системы таких условий, при которых он будет функционировать наиболее эффективно. Понятие оптимизации связано с поиском или созданием чего-то наилучшего в определенном смысле, наиболее полно удовлетворяющего определенным потребностям. Так, оптимизировать процесс функционирования системы значит найти и установить такие значения параметров процесса, при которых наиболее полно проявляется то или иное свойство системы. Найденные при оптимизации решения будут оптимальны именно в определенном смысле. Чтобы указать, в каком же смысле искомое решение должно быть оптимально, при постановке задачи оптимизации вводится оптимизируемый критерий (критерий оптимизации). Критерий отражает цели оптимизации и, как правило, может быть выражено количественно. Под критерием оптимизации можно понимать некоторый показатель функционирования системы, который выбирается главным при постановке задачи поиска наилучшего решения. В системе УВД на разных этапах функционирования в качестве критериев могут выступать такие показатели, как пропуская способность зоны УВД или предельно допустимая интенсивность воздушного движения, ожидаемая частота потенциально конфликтных ситуаций, средний возраст персонала службы движения и т.п. выбор показателя в качестве критерия оптимизации означает, что дальнейшее решение должно, по возможности, максимизировать или минимизировать (в зависимости от смысла задачи) значение этого показателя. На практике бесконечно увеличивать (уменьшать) значение показателя не удается, т.к. присутствуют некоторые ограничения, которым искомое решение также должно удовлетворять. Например, повышение интенсивности воздушных потоков ограничено, в частности, допустимой загруженностью диспетчера, является тем ограничением, которому должно удовлетворять оптимальное решение. В ходе выполнения курсовой работы для оптимизации потока транспортной сети мы будем использовать схему решения научно-производственных задач, которая будет нами сформулирована несколько позже. По причине того, что система ОрВД является системой жизнеобеспечения и ее изучение в реальном времени не представляется возможным, то целесообразно рассматривать транспортную сеть и находить её оптимальные параметры на основе метода моделирования. Под моделированием мы понимаем процесс разработки и исследования моделей, т.е. идеальных или материальных объектов, которые в некоторых условиях заменят объект-оригинал. Исследование системы ОрВД невозможно без моделирования ее процессов. Модель является приближенным или упрощенным представлением любого конкретного процесса исследуемой системы или его изменений и дает возможность исследовать его разными методами. Поскольку в данной работе целью ставится нахождение условий для эффективного и рационального использования воздушного пространства, была использована модель, отражающая только некоторые характеристики объекта, которые имеют значение для конкретных задач исследования. Она представлена гомоморфной моделью в виде орграфа, состоящего из дуг, каждая из которых имеет свой вес (пропускную способность). Транспортной сетью называется некий объем воздушного пространства, в котором происходит непрерывный поток ВС (динамических объектов) по определенным путям (воздушным трассам), при этом происходит непрерывный обмен информацией между ВС и наземными службами. Под моделью транспортной сети мы понимаем ориентированный граф, в котором выделяются две вершины, s – исток (источник) и t – сток, а дугам присвоен вес, означающий пропускную способность или расстояние в километрах, и заданы минимальные безопасные интервалы. Поток представляет собой совокупность ВС, следующих по сети из s в t, причем эти ВС могут быть распределены по дугам сети различным образом. В процессе выполнения курсовой работы нами будет смоделирована, а также изучена на различных этапах функционирования системы транспортная сеть, которую нам необходимо будет оптимизировать.