 |
Обоснование выбора используемой модели
|
|
|
|
В пределах одного перекрестка количество машин попадающих в область обработки строго ограничена физической вместимостью перекрестка.
При небольшом количестве одновременно обрабатываемых машин удобно применять алгоритмы микромоделирования. Для каждой машины достаточно разработать систему принятия решений о поведении на следующем шаге и при расчете нового состояния системы достаточно опросить все присутствующие в системе в данный момент машины, получить данные об их поведении на следующем шаге и перевести систему в новое состояние.
Для расчета состояния системы, состоящей из одного перекрестка вполне достаточно вычислительной мощности одного ПК.
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
Описание логической структуры программы
Общая структура модели:
На каждом шаге мы имеем следующие данные о системе:
· Текущее системное время t
· Напрвленный граф разрешенных траекторий движения по перекрестку
o Множество вершин
§ Состояние вершины (движение или разрешено светофором или запрещено)
§ Приоритет вершины (знак «главная дорога» или знак «уступи дорогу»)
o Множество ребер
§ Список указателей на машины, находящиеся на данном ребре (загруженность)
§ Вес ребра (вес определяется исходя из длины ребра и его загруженности).
· Множество машин
o Текущее положение машины
o Текущее состояние машины (ускорение или замедление машины, а так же ее скорость)
Чтобы перевести систему в новое состояние необходимо:
· Выполнить расчет новых текущих параметров машин с учетом алгоритма их поведения
· Вычислить новые положения машин с учетом вычисленных на предыдущем этапе параметров (ускорение, замедление)
|
|
|
· Перевести текущее время системы в новое значение t’
Непрерывно переводя систему в новое положение, получаем непрерывный процесс изменения состояния системы от времени.
Структура классов
Для моделирования структуры проезжих частей и допустимых траекторий движения на перекрестке используется направленный граф. Вершины графа - точки слияния траекторий, а ребра графа - траектории движения на данном участке полосы.
Класс vertex - описывает отдельный узел графа.
Параметры
· double X,Y; - координаты для отображения узла на экране.
· TList *s_owners; - список ребер, исходящих из этой вершины.
· TList *e_owners; - список ребер, заканчивающихся в этой вершине.
· bool checked; - флаг проверки, используемый в алгоритме Дейкстры для поиска пути
· double W; - текущая цена пути до этой вершины, используется в алгоритме Дейкстры
· bool is_open; - флаг, показывающий, разрешен ли в настоящий момент проезд через эту вершину (состояние светофора, влияющего на эту вершину)
· TDateTime LastCh; - время последнего изменения состояния светофора
· int period_in_msec; - период работы светофора, принимает положительные значения и -1. Если значение данного параметра равно -1, значит данная вершина всегда открыта (не регулируется светофором)
· float closed_to_per; - соотношение времени закрытия светофора к его периоду работы в процентах.
· bool main; - принадлежность к «главной» траектории на перекрестке, имитирует знак «главная дорога».
· bool in_out; - флаг, показывающий, является ли данная вершина въездом на перекресток или выездом с перекрестка.
Методы
· vertex::vertex(); - конструктор вершины
· int vertex::time_to_change(); - функция, возвращает время, оставшееся до изменения состояния светофора
Структура edge - ребро графа.
Параметры
· double r_length; - длина ребра в метрах.
· vertex *start; - вершина, являющаяся началом этого ребра.
· vertex *end; - вершина, являющаяся концом этого ребра.
· double angles[2]; - углы направлений входящего и исходящего ребер.
|
|
|
· double angle; - угол направления данного ребра
· TList *cars; - динамический список машин, находящихся на ребре.
· TList *cross_pts; - список пересечений с другими ребрами, не являющихся вершинами.
· bool linear; - флаг, показывающий, является ли ребро прямой или дугой.
· TColor C; - цвет для отображения ребра на экране
· int w; - динамический вес ребра (зависит от плотности потока на ребре)
· double scale; - масштаб отображения
Методы
· void edge::get_point(double p, double &X, double &Y); - функция, возвращает переменных X и Y значения координат в точке p траектории. (р изменяется от 0 до 1, 0 - начало ребра, 1 - конец ребра).
Структура e_cross - информация о пересечении ребер, не являющемся вершиной.
Параметры
· double p; - положение пересечения на первом ребре.
· edge *E; - первое ребро
· double p_; - положение пересечения на втором ребре
· edge *E_; - второе ребро.
· bool you_major; - флаг приоритета первого ребра над вторым.
Класс graph
Параметры
· bool finding; - флаг, отмечающий, что в данный момент на графе производится поиск пути одной из его машин. Если данный флаг установлен в значение истины, параметры вершин и ребер графа изменять нельзя.
· double scale; - масштаб отображения графа.
· TList *Verts; - динамический список вершин графа
· TList *Edges; - динамический список ребер графа
· TList *Cars; - динамический список машин, находящихся на графе
Методы
· graph::graph(); - конструктор графа
· void graph::add_v(vertex *V); - добавить вершину V в граф
· void graph::connect_v(vertex *V1, vertex *V2, bool l); - связать две вершины V1 и V2 ребром, если флаг l - истина - ребро является прямой, иначе - ребро является дугой.
· void graph::draw(); - функция, отображающая граф и все машины на экране.
· void graph::reconnect(); - функция, проверяющая связность графа и правильность параметров отображения ребер.
· TList *graph::path(vertex *V1, vertex *V2); - функция, возвращает список вершин, через которые проходит маршрут между вершинами V1 и V2.
· bool graph::is_reachable(vertex *V1, vertex *V2); - проверяет, достижима ли вершина V2 из вершины V1.
· void graph::find_crosses(); - найти все пересечения ребер
· TList *graph::find_cross_pts(edge *E); - найти пересечения для ребра Е.
Класс car - класс описывает отдельную машину и реализует ее поведение.
Параметры
· edge *line; - текущее ребро
· edge *next_line; - следующее ребро маршрута
|
|
|
· vertex *Aim; - целевая вершина
· vertex *start; - стартовая вершина
· TList *otherCars; - указатель на список всех машин в системе
· TList *path_edges; - список ребер, составляющих путь следования к целевой вершине
· bool pomeha; - флаг наличия помехи
· bool stop_on_red; - флаг остановки на светофоре
· double place - текущее положение на ребре
· int e_index; - номер позиции на ребре
· int cX,cY; - координаты для отображения
· car *main_car; - указатель на машину, представляющую собой помеху
· e_cross *danger_cross; - пересечение, на котором существует помеха.
· float max_speed; - максимальная скорость в м/мсек
· float curr_speed; - текущая скорость в м/мсек
· float max_uskor; - максимальное ускорение в м/мсек2
· float max_zamedl; - максимальное замедление в м/мсек2
· float curr_uskor; - текущее ускорение в м/мсек2
· float curr_zamedl; - текущее замедление в м/мсек2
· TDateTime PrevTime; - время последнего изменения состояния
· graph *road; - указатель на граф, содержащий текущую траекторию
Методы
· car::car(double m_s, double m_u, double m_z, double c_s, vertex *Start, vertex *Finish, graph *Road, TList *otCars); - конструктор машины, параметры m_s - максимальная скорость, m_u - максимальное ускорение, m_z - максимальное замедление, c_s - начальная скорость, Start - исходная вершина, Finish - конечная вершина, Road - граф траекторий, otCars - указатель на списокостальных машин.
· void car::start_first_line(vertex *V, vertex *Vn); - получить начальное состояние, в вершине V с целевой вершине Vn.
· void car::get_state(); - вычислить новое состояние.
· void car::move(); - перейти в новое состояние.
· void car::get_next_line(double Ln); - перейти на новую траекторию
· void car::draw(); - отобразить машину
· double car::dX_now(); - получить текущее смещение между текущим и следующим состоянием
· double car::next_pos_now(); - получить значение следующего положения машины на траектории.
· double car::crit_dist(); - получить критическую дистанцию для данной машины
· double car::dist_by_time(double accel, double time_ms); - определить путь, пройденный с указанным ускорением, за указанное время.
· double car::dist_to_stop(double accel); - определить тормозной путь с заданнымзамедлением.
· double car::accel_by_dist_to_stop(double Ln); - получить ускорение необходимое для того, чтобы остановиться на указанном отрезке.
|
|
|
· double car::accel_by_next_car(double s_next, double dist41, double realdist); - получить ускорение для коррекции состояния по следующей машине (следование за лидером)
· double car::time_for_dist(double dist); - определить время прохождения дистанции
· double car::check_distance(double &next_speed); - скорректировать состояние относительно скорости впереди едущей машины для соблюдения оптимальной дистанции.
· double car::nearest_car_dist(); - определить дистанцию до ближайшей машины впереди на текущей траектории.
· void car::follow(); - определить состояние с учетом только следования за лидером
· void car::is_danger(); - определить состояние с учетом помех
· void car::is_not_danger(); - определить состояние с учетом существующей помехи, проверить условие отмены помехи.
· void car::check_light(); - проверить ближайший светофор впереди
· car *car::take_prev_car(double &prev_dist); - получить указатель на идущую сзади машину
Основные алгоритмы
|
|
|
