Влияние изменений интенсивности дорожного движения на качество функционирования проблемных регулируемых перекрестков

ОРГАНИЗАЦИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ

ORGANIZATION AND SAFETY

OF ROAD TRAFFIC

УДК 656.13.021: 625.739.4 DOI 10.21685/2307-4205-2018-3-18

С. В. Витолин

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ НА КАЧЕСТВО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОБЛЕМНЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕКРЕСТКОВ

S. V. Vitolm

EFFECT OF TRAFFIC FLOW FLUCTATIONS ON THE QUALITY FOR FUNCTIONING OF PROBLEM SIGNALIZED INTERSECTIONS

Аннотация. Актуальность и цели. Регулируемые перекрестки, как правило, осуществляют пропуск высокоинтенсивных транспортных потоков в стесненных условиях застройки. В крупных городах в часы «пик» регулируемые перекрестки сильно перегружены транспортом, свидетельством чего являются остаточные очереди автомобилей перед ними. Целью работы является разработка основ методологии повышения качества дорожного движения для регулируемых перекрестков на основе анализа изменения интенсивности дорожного движения и критических длин очередей. Результаты. В статье анализируется изменение интенсивности дорожного движения и длин очередей на регулируемом перекрестке в г. Волжский. Образующиеся очереди автомобилей на перекрестке достают до соседних перекрестков, что приводит к сетевым заторам. Предлагается оценивать интенсивность движения не только на подходах регулируемого перекрестка, но и на проблемных выездах. Регулярные длинные остаточные очереди автомобилей перед и после регулируемого перекрестка являются свидетельством высокого транспортного спроса. Приведен пример определения уровня удобства движения по методике немецкого нормативного документа. Управлять качеством дорожного движения на регулируемом перекрестке можно с помощью оценки уровня удобства движения до проведения конструктивных или программных изменений; прогнозирования его на этапе проектирования, учитывая затраты,

Abstract. Background. Signalized intersections, as a rule, pass high-intensity traffic flows in crowded construction conditions. In large cities during peak hours, signalized intersections are heavily overloaded with vehicles, evidenced by the residual vehicle queue lengths in front of them. The aim of the work is to develop the foundations of a methodology for improving the quality of road traffic for signalized intersections on the basis of an analysis of changes in traffic intensity and critical queue lengths. Results. The article analyzes the change in traffic intensity and the length of the queues at a signalized intersection in the city of Volzhsky. The resulting queues of vehicle at a intersection reach the neighboring intersections, which leads to network congestion. It is proposed to evaluate the traffic intensity not only on the approaches of the signalized intersection, but also on problematic departures. Regular long residual queues of cars before and after the signalized intersection are evidence of high transport demand. The example of the definition of the level of service is given by the method of the German normative document. Manage the quality of traffic at a signalized intersection can be done by assessing the level of service before carrying out structural or program changes; forecasting it at the design stage, taking into account costs, availability of areas, the effect of various solutions; assessment of traffic quality after the implementation of projected activities, taking into account the perception of the quality of traffic by users. Conclusions. The foundations of the quality management methodology for signal-

наличие площадей, эффект от различных вариантов решений; оценки качества движения после осуществления запроектированных мероприятий, учитывая восприятие качества дорожного движения пользователями. Выводы. Предлагаются основы методологии менеджмента качества для регулируемых перекрестков. Укрупненными критериями оценки качества дорожного движения для регулируемого перекрестка может служить частая остаточная очередь, наличие резервов пропускной способности. Если образование протяженной очереди на регулируемом перекрестке неизбежно, то организовывать эту очередь следует на подходе, не приводящему к сетевому затору.

Ключевые слова: длина очереди автомобилей, регулируемый перекресток, интенсивность движения, транспортный спрос, уровень удобства движения.

ized intersections are proposed. Comprehensive criteria for assessing the quality of traffic for a signalized intersection can serve as a frequent residual queue, the availability of capacity reserves. If the formation of a long queue at a regulated intersection is inevitable, then it should be organized in an approach that does not lead to a network congestion.

Key words: vehicle queue length, signalized intersection, traffic volume, transport demand, level of service.

Введение

Регулируемый перекресток (РП) ул. Логинова - ул. Горького в г. Волжский в часы «пик» является перегруженным. На данном РП действует двухфазный режим работы, при этом интенсивность поворачивающих налево автомобилей с подхода 2 и 3 высокая (рис. 1-3). Максимальное допустимое значение левоповоротного потока с пересечением встречного потока для двухфазных циклов регулирования длительностью 40-70 с не должно превышать 100 авт./ч [1], 100-200 авт/ч [2]. Левоповоротный поток рекомендуется пропускать на просачивание через встречный прямой поток, от которого зависит длительность основных тактов, если его интенсивность не превышает 120 авт/ч [3]. Учитывая рекомендации и фактическую интенсивность дорожного движения рекомендуемое число фаз регулирования для данного РП - четыре. При этом повысится безопасность дорожного движения, так как транспортные потоки будут пропускаться бесконфликтно, но повысится ли качество дорожного движения [4] - это вопрос. Чем больше фаз регулирования, тем выше доля промежуточных тактов в цикле регулирования (потери общей пропускной способности РП) и дольше время ожидания разрешающего сигнала (накопление очередей большей длины за длительный запрещающий сигнал). Если поворачивающие налево автомобили способны просочиться через неинтенсивный встречный поток и не препятствуют проезду потока прямого направления, то введение дополнительных фаз регулирования, очевидно, приведет к сокращению общей пропускной способности РП.

- ч /2Б/ г/ 4 1а

Рис. 1. Схема обозначения подходов и проблемного выезда регулируемого перекрестка в г. Волжский

При измерении интенсивности дорожного движения по направлениям на РП считается количество автомобилей проходящих через стоп-линию (или условную линию в створе светофора). Когда уровень загрузки РП близок единице (на каждом подходе), измеряя интенсивность дорожного движения в сечении стоп-линии определяют практическую пропускную способность при данных дорожно-транспортных и сигнально-технических условиях. Наличие очереди автомобилей [5] в конце периода наблюдений свидетельствует о том, что транспортный спрос [6] на проезд через данное сечение выше, чем пропускная способность.

часовая интенсивность движения

подход 4

12 11 10

направо прямо налево

128 382 71

379 579 283

налево 4 прямо 5 направо 6

подход 2

подход 1

налево 92

прямо 167

направо 190

61 направо

251 прямо

251 налево

подход 3

сумма

2833

Рис. 2. Интенсивность дорожного движения в вечерний час «пик» на рассматриваемом регулируемом перекрестке в приведенных единицах к легковым автомобилям

часовая интенсивность движения

подход 4

12 11 10

направо прямо налево

75 450 46

1 налево 44 41 направо 9

подход 1 2 прямо 266 164 прямо 8 подход 3

3 направо 290 381 налево 7

279 357 250

налево прямо направо сумма

4 5 6 2644

подход 2

Рис. 3. Интенсивность дорожного движения в утренний час «пик» на рассматриваемом регулируемом перекрестке в приведенных единицах к легковым автомобилям

Анализ изменения интенсивности дорожного движения на регулируемом перекрестке

На рассматриваемом РП в утренний и обеденный часы «пик» наблюдалась очередь автомобилей на выезде 2 до РП на ул. Кирова (рис. 4).

При подсчете интенсивности дорожного движения пропускная способность выезда 2 (транспортный спрос РП на ул. Кирова) была ограничена пропускной способностью подхода РП на ул. Кирова, особенно долго в утренний час «пик». В этот период интенсивность движения на выезде 2 была наиболее высокой (рис. 5). В вечерний час «пик» наблюдалась наиболее протяженная очередь за весь период наблюдений на подходе 2. Интенсивность движения в этот период на подходе 2 также была самой высокой (см. рис. 5).

Рис. 4. Загрузка рассматриваемого регулируемого перекрестка в утренний час «пик» на основе данных сервиса «яндекс-пробки»

Рис. 5. Изменение интенсивности движения на рассматриваемом регулируемом перекрестке

Основы методологии повышения качества дорожного движения на регулируемом перекрестке

Для условий недостаточного финансирования транспортной инфраструктуры, по мнению автора, менеджмент качества [7, 8], основанный на четких методиках принятия оптимальных решений, может способствовать повышению качества дорожного движения РП. Управлять качеством дорожного движения на РП можно с помощью оценки уровня удобства движения (УУД) до проведения конструктивных или программных изменений; прогнозирования УУД на этапе проекти-

рования, учитывая затраты, наличие площадей, эффект от различных вариантов решений; оценки качества движения после осуществления запроектированных мероприятий, учитывая восприятие качества дорожного движения пользователями (рис. 6). При этом можно оценить разницу между ожидаемым, желаемым, достигнутым и воспринимаемым качеством, обнаружить просчеты и ошибки, производительность проводивших проектные и строительные работы организаций [9, 10].

Рис. 6. Круговорот качества при управлении дорожным движением [8]

Введение системы качества должно способствовать непрерывному улучшению качества. На рис. 7 представлена общая схема для управления системой качества.

Рис. 7. Общий принцип последовательности действий для улучшения системы качества [8]

Общий уровень удобства движения на регулируемом перекрестке должен определяться по сигнальной группе с самыми плохими условиями движения (самые большие задержки и степень загрузки). На рис. 8 показан пример оценки уровня удобства движения на регулируемом перекрестке согласно немецкому нормативному документу HBS 2001.

Если отсутствуют возможности для улучшения условий движения всех сигнальных групп на перекрестке, то необходимо обеспечить приемлемый УУД на приоритетных направлениях (например, поток со значительной долей общественного транспорта, тем самым обеспечивая максимальную эффективность использования провозной способности транспорта).

Учитывая вышеприведенное, можно сделать вывод, что при проектировании РП и расчете светофорных программ нужно обращать внимание не только на пропускную способность, но и на обеспечение желаемого уровня удобства движения для определенных групп участников дорожного движения.

Регулируемый перекресток

Обоснование УУД согласно HBS 2001, Formblatt 3

Tabelle хх

Перекресток: Проспект Жукова / ул. им. Рокоссовского Расчетный период: будничный пиковой период_

Прогноз

t4= 90

№ Подход Поток Ъ f k Ч m Чб te пс С 9 noe Пн h S N^e ist» Vi QSV Lb

с ... С авт/час авт авт/час GtaBT авт авт/час ... авт авт % % авт M С %

1 налево 23 0,31 62 450 11,3 1 300 2,0 14 560 0,30 2 10,9 97 95 15 33,9 40,3 С

I 2 Р-Ж (1 подход) пр+налево 23 0,31 62 533 13,3 2 020 1,3 16 623 0,35 2 13,3 100 95 17 103,0 42,0 С

пр+направо 23 0,31 62 533 13,3 2 020 1,3 16 623 0,35 2 13,3 100 97 13 105,5 42,0 С

4 налево 10 0,11 30 173 4,3 1 300 2,0 5 200 0,37 3 4,3 100 95 11 67,4 92,9 Е 312

5 Р-Ж (2 подход) прямо 29 0,32 61 373 22,0 3 675 1,0 30 1 134 0,74 1 19,3 90 95 22 135,0 29,9 В

6 направо 17 0,19 73 174 4,4 1 300 2,0 9 340 0,51 0 3,9 90 96 7 40,9 32,3 В

7 пр+налево 17 0,19 73 367 9,2 1 340 2,0 9 343 1,06 29 9,2 100 95 47 230,1 337,6 F 370

3 Р-Ж (3 подход) прямо 17 0,19 73 367 9,2 1 340 2,0 9 343 1,06 29 9,2 100 95 47 230,1 337,6 F

9 пр+направо 17 0,19 73 363 9,2 1 340 2,0 9 343 1,06 30 9,2 100 97 43 290,3 346,2 F

I 10 налево 29 0,32 61 423 10,7 1 300 2,0 15 530 0,74 1 9,3 92 95 13 79,1 33,7 В 347

I 11 Р-Ж (4 подход) прямо 29 0,32 61 1 416 35,4 3 770 1,0 30 1 215 1,17 206 35,4 100 95 256 1535,1 644,2 F

I 12 направо 20 0,31 62 264 6,6 2 175 1,7 17 677 0,39 0 5,2 73 96 3 49,7 24,3 В

5 951 авт/час

Ск = 7 055 авт/час

Общий уровень удобства движения:

^ разрешающий сигнал пс

f доля разрешающего сигнала I

и период блокирования д

Ч интенсивность НОЕ

т ср. ожидаемое число пн

поток насыщения Ь

и ср. временной ин-л I

проп. спос. за цикл проп. сп ос. полосы степень насыщения

число автом. в очереди в конце зеленого число останавливающихся автом. за цикл доля останавливающихся автомобилей статистическая надежность

число автом. в очереди в конце красного \вьи длина очереди м средняя задержка

ОЙУ ууд

длительность цикла Т рассматриваемый период 1_Ь расчетная загрузка _условно совместимых поворач. налево

Средняя задержка

Рис. 8. Пример оценки общего уровня удобства движения на регулируемом перекрестке в г. Волгоград

согласно немецкому нормативному документу

Заключение

При близком расположении регулируемых перекрестков и высокой интенсивности дорожного движения на них (очереди автомобилей достигают соседних РП) для нахождения мероприятий по повышению качества дорожного движения необходимо рассматривать систему таких РП, как транспортный узел. Нужно оценивать не только интенсивности дорожного движения на подходах и на проблемных выездах РП, но и оценивать транспортный спрос для подходов, где образуются остаточные очереди. Детальная диагностика транспортных узлов требует значительных временных и финансовых ресурсов (рис. 9).

Укрупненными критериями оценки качества дорожного движения на РП может служить частая остаточная очередь, наличие резервов пропускной способности (не используемый разрешающий сигнал или наличие значительных разрывов в транспортном потоке при проезде РП).

Если образование протяженной очереди на РП неизбежно, то организовывать эту очередь следует на подходе, не приводящему к сетевому затору (очередь автомобилей не затрагивает соседние перекрестки). Внедрение автоматизированных систем управления дорожным движением высокого поколения (автоматизированный учет и адаптивное реагирование на изменения), а также введение системы транспортного менеджмента способны существенно повысить эффективность функционирования транспортных систем и их элементов [6].

Библиографический список

1. Методические рекомендации по разработке и реализации мероприятий по организации дорожного движения. Организация дорожного движения на регулируемых пересечениях // ОАО «Научно-исследовательский институт автомобильного транспорта». - М., 2017.

2. ОДМ 218.2.020-2012 Методические рекомендации по оценке пропускной способности автомобильных дорог. - М., 2013.

3. ОДМ 218.6.003-2011 Методические рекомендации по проектированию светофорных объектов на автомобильных дорогах. - М., 2013.

4. Витолин, С. В. Качество дорожного движения на регулируемом перекрестке / С. В. Витолин, М. М. Девя-тов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Сер.: Строительство и архитектура. - 2009. - № 16. - С. 72-76.

5. Витолин, С. В. Значение длины очереди автомобилей перед светофорным объектом и современные подходы к ее оценке / С. В. Витолин // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. - 2016. - № 4 (50). - С. 53-58.

6. Витолин, С. В. Управление транспортными потоками при перегрузках на улично-дорожной сети города / С. В. Витолин // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2017. - Т. 21, № 12. -С. 211-219.

7. Витолин, С. В. Совершенствование транспортных потребительских свойств изолированных регулируемых перекрестков улично-дорожной сети города : дис. ... канд. техн. наук / Витолин С. В. - Волгоград, 2014. -169 с.

8. Reußwig, A. Qualitätsmanagement für Lichtsignalanlagen : dissertation zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieurs, technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Verkehrsplanung und Verkehrstechnik / A. Reußwig. - Deutschland, 2005.

9. Дивеев, А. И. Синтез системы управления на основе аппроксимации множества оптимальных траекторий методом сетевого оператора / А. И. Дивеев, Е. Ю. Шмалько // Надежность и качество сложных систем. -2014. - № 4 (8). - С. 3-10.

10. Катулев, А. Н. Метод оценки показателей структурной безопасности функционирования нелинейных автономных динамических систем / А. Н. Катулев, Н. А. Северцев // Надежность и качество сложных систем. -2016. - № 2 (14). - С. 3-8.

References

1. Metodicheskie rekomendaciipo razrabotke i realizacii meropriyatijpo organizacii dorozhnogo dvizheniya. Organ-izaciya dorozhnogo dvizheniya na reguliruemyh peresecheniyah [Guidelines for the development and implementation of measures for the organization of traffic. Traffic management at regulated intersections.] Open Society "Research institute of the motor transport. Moscow, 2017.

2. ODM 218.2.020-2012 Metodicheskie rekomendacii po ocenke propusknoj sposobnosti avtomobil'nyh dorog [Guidelines for assessing the capacity of roads]. Moscow, 2013.

3. ODM 218.6.003-2011 Metodicheskie rekomendacii po proektirovaniyu svetofornyh ob"ektov na avtomobil'nyh dorogah [Guidelines for the design of traffic lights on highways]. Moscow, 2013.

4. Vitolin S. V. Vestnik VolgGASU. Str-vo i arhitektura [VolgGASU Bulletin. Page and architecture]. 2009, no. 16, pp. 72-76.

5. Vitolin S. V. Vestnik SibADI [SibADI Bulletin]. 2016, no. 4 (50), pp. 53-58.

6. Vitolin S. V. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of Irkutsk state technical University]. 2017, vol. 21, no. 12, pp. 211-219.

7. Vitolin S. V. Sovershenstvovanie transportnyh potrebitel'skih svojstv izolirovannyh reguliruemyh perekrestkov ulichno-dorozhnoj seti goroda, dissertaciya na soiskanie uchenoj stepeni kandidata tekhnicheskih nauk [Improvement of the transport consumer properties of isolated regulated intersections of the city's road network, dissertation for the degree of candidate of technical sciences]. Volgograd, 2014, 169 p.

8. Reußwig A. Qualitätsmanagement für Lichtsignalanlagen: dissertation zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieurs, technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Verkehrsplanung und Verkehrstechnik [Quality management for traffic signal systems: dissertation to obtain the academic degree of a Doktor-Ingenieur, technische Universität Darmstadt, transport planning and traffic engineering]. 2005.

9. Diveev A. I., SHmal'ko E. Yu. Nadezhnost' i kachestvo slozhnyh sistem [Reliability and quality of complex systems]. 2014, no. 4 (8), pp. 3-10.

10. Katulev A. N., Severtsev N. N. Nadezhnost' i kachestvo slozhnyh sistem [Reliability and quality of complex systems]. 2016, no. 2 (14), pp. 3-8.

Витолин Сергей Владимирович

кандидат технических наук, доцент, кафедра исследования и проектирования транспортных сооружений, Волгоградский государственный технический университет (400005, Россия, г. Волгоград, проспект им. Ленина, 28) E-mail: vitolinsv@mail.ru

Vitolin Sergey Vladimirovich

candidate of technical sciences, associate professor,

sub-department of investigation and design

of transport buildings,

Volgograd State Technical University

УДК 656.13.021: 625.739.4 Витолин, С. В.

Влияние изменений интенсивности дорожного движения на качество функционирования проблемных регулируемых перекрестков / С. В. Витолин // Надежность и качество сложных систем. - 2018. - № 3 (23). - С. 159-166. - БО! 10.21685/2307-4205-2018-3-18.