Multi-agent modeling of traffic organization in urban agglomerations

Abstract

Розглянуто особливості мультиагентного моделювання для оптимізації дорожнього руху в центральних районах міст. Оцінюючи унікальні виклики, пов’язані з високою концентрацією транспорту, пішоходів та історичної забудови, досліджено потенціал мультиагентних систем для ефективного вирішення проблеми заторів, безпеки та якості життя у міських умовах. Потенціал мультиагентного моделювання в контексті управління дорожнім рухом у центральних районах міста дає змогу визначити ключові виклики та можливості. Багато науковців звертаються до основних аспектів такого моделювання і використовують їх у транспортно-дорожній галузі. Огляд сучасних досліджень та розробок показав, що мультиагентні моделі мають на меті імітувати та оптимізувати нагляд і контроль перевезень у різних сценаріях руху. Моделювання організації дорожнього руху в центральних районах міст є одним із ключових елементів планування міського розвитку та управління. Унаслідок зростання населення міст та збільшення кількості транспортних засобів проблеми заторів, забруднення повітря та неефективного використання інфраструктури стають дедалі актуальнішими. Тому можна зазначити, що мультиагентне моделювання організації дорожнього руху відкриває нові перспективи для розроблення ефективних стратегій управління транспортними потоками, забезпечуючи гнучке та адаптивне вирішення цих проблем. Проаналізовано використовувані підходи, визначено ключові компоненти системи і на основі математичного опису розроблено модель, яка демонструє взаємодію між агентами і середовищем. Практична симуляція моделі, виконана із використанням програмного забезпечення AnyLogic на прикладі бульвару Лесі Українки в м. Києві, підтверджує ефективність мультиагентного підходу. Результати дослідження вказують на можливість застосування розробленої моделі для вдосконалення інтелектуальних інформаційних систем управління транспортним потоком, що відкриває нові перспективи для покращення дорожнього руху в центральних районах міст.The authors consider the features of multi-agent modeling for traffic optimization in the central areas of cities. While evaluating the unique challenges associated with the high concentration of vehicles, pedestrians and historical buildings, the potential of multi-agent systems to effectively solve the problem of congestion, safety and quality of life in urban areas is investigated. The potential of multi-agent modeling in the context of traffic management in the central areas of the city allows us to identify the key challenges and opportunities. Many scientists address the main aspects of such modeling and use them in the transport and road sectors. A review of current research and development has shown that multi-agent models aim to simulate and optimize the supervision and control of transportation in various traffic scenarios. Modeling traffic organization in the central areas of cities is one of the main elements of urban development planning and management. Due to the growing population of cities and the increasing number of vehicles, the problems of congestion, air pollution, and inefficient use of infrastructure are becoming increasingly relevant. Therefore, it can be noted that multi-agent traffic modeling opens up new prospects for developing effective traffic management strategies, providing a flexible and adaptive solution to these problems. The research analyzes the existing approaches, identifies the system`s key components, and develops a model that demonstrates the interaction between agents and the environment based on a mathematical description. A practical simulation of the model, carried out using the AnyLogic software on the example of Lesia Ukrainka Boulevard in Kyiv, confirms the effectiveness of the multi-agent approach. The results of the study indicate the possibility of applying the developed model to improve intelligent information systems for traffic flow management, which opens up new prospects for improving traffic in the central areas of cities.