АЛГОРИТМ ТА ПРОГРАМНИЙ ЗАСІБ ДЛЯ ВИРІШЕННЯ ПРОБЛЕМИ МІСЦЕВИХ ПАСАЖИРСЬКИХ ПЕРЕВЕЗЕНЬ

Анотація

У контексті сучасної урбанізації та глобальних екологічних проблем, оптимізація систем пасажирських перевезень стала важливою галуззю досліджень, особливо в галузі енергозбереження та зменшення впливу на навколишнє середовище. Це дослідження розглядає конкретний аспект цієї широкої проблеми: ефективне використання вільних місць у приватних транспортних засобах для збільшення пропускної здатності транспорту без розширення дорожньої інфраструктури. Центральна ідея полягає в перерозподілі пасажирів, які користуються схожими або перекриваючимися маршрутами з власниками приватних автомобілів, використовуючи сучасні інформаційні технології для полегшення зіставлення та комунікації в режимі реального часу.
Робота починається з викладу концептуальної основи проблеми, підкреслюючи, що численні міські жителі щодня долають значні відстані, тоді як доступна транспортна інфраструктура залишається обмеженою. З огляду на це, значного підвищення ефективності транспорту можна досягти, використовуючи вільні місця в приватних транспортних засобах. Хоча соціально-економічні та мотиваційні фактори, такі як екологічна обізнаність, фінансові стимули або альтруїстична поведінка, можуть стимулювати такі ініціативи, стаття зосереджується виключно на технічних та алгоритмічних аспектах рішення, навмисно виключаючи суб'єктивний вимір мотивації водіїв.
Побудовано формальну постановку проблеми, яка моделює мережу міських доріг як математичний граф, де перехрестя представлені як вузли, а сегменти доріг (квартали) як ребра. Маршрут кожного водія та пасажира визначається як послідовність перехресть, а основною умовою для призначення пасажира водієві є повне включення маршруту пасажира до маршруту водія. Це обмеження, яке називається «Правилом жорсткості маршруту» (3R), гарантує, що ні водій не змінює свій маршрут, ні пасажир не відхиляється від запланованого шляху.
Архітектура алгоритму зосереджена на методах обробки рядків, де послідовності маршрутів кодуються як рядки, а включення перевіряється за допомогою операцій з підрядками. Ключова функція I(d, p) вводиться для кількісної оцінки кількості перекриваючих кварталів між маршрутом водія d та маршрутом пасажира p. Ця функція служить основою для перевірки сумісності маршрутів та, зрештою, розрахунку ефективності певного розподілу.
Ефективність системи визначається цільовою функцією E, яка представляє загальну кількість обслуговуваних пасажирських кварталів. Метою оптимізації є максимізація E шляхом ефективного призначення запитів пасажирів відповідним маршрутам водіїв. Алгоритм ітеративно розглядає маршрути водіїв та вибирає найкращі пасажирські маршрути на основі максимального включення, гарантуючи, що кожен маршрут використовується лише один раз. Емпіричний приклад ілюструє, як різні стратегії призначення забезпечують різний рівень ефективності, що вимірюється загальною кількістю виконаних кварталів.
Для впровадження цієї моделі було розроблено програмне рішення з інтерфейсом користувача для введення та обробки даних про маршрут. Крім того, запропоновано методологію оцінки екологічних переваг за рахунок економії палива, перетворюючи результати системи на кількісно вимірний екологічний вплив. Експериментальні результати підтверджують стабільність та ефективність алгоритму в обробці тисяч маршрутів, при цьому програмне забезпечення послідовно розподіляє пасажирів відповідно до визначених обмежень та максимізує показник ефективності.