Уточнение характеристик транспортного потока при организации координированного управления движением

УДК 656.142

УТОЧНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКА ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ

Д.М. Филиппова, А.Б. Черняго, Н.А. Слободчикова

Объектом координированного управления движением транспортных средств является транспортный поток. Распределение интервалов в транспортном потоке является важнейшей характеристикой, т. к. определяет возможность применения координирован-

ного управления, длительность зеленого сигнала, расстояние между перекрестками и т. д. В статье рассмотрена необходимость уточнения характера распределения интервалов в транспортном потоке.

Ключевые слова: транспортный поток; распределение интервалов в транспортном потоке; координированное управление движением.

DETAILED CHARACTERISTICS OF THE TRAFFIC FLOW DURING THE ORGANIZATION OF THE COORDINATED TRAFFIC MANAGEMENT

D.M. Filippova, A.B. Chernyago, N.A. Slobodchikova

The object of the coordinated management of the traffic movement is the traffic flow. The interval distribution in the transport flow is the most important characteristic feature, as it defines the possibility of the use of coordinated management, the length of the green signal. The distance, between the crossroads, etc. we considered the importance of the detailed interval distribution in the traffic flow.

Key words: transport flow, interval distribution in the transport flow, coordinated traffic management.

В последние десятилетия в городах России наблюдается стремительный рост числа автовладельцев, что приводит к значительному повышению интенсивности движения на городских дорогах и улицах. Существующая улично-дорожная сеть (УДС) исторических районов городов России не предназначена для интенсивного потока транспорта. В связи с этим на городских улицах и дорогах в час-пик образуются заторы, скопления большого количества транспортных средств на перекрестках, затрудненное движение, что, в свою очередь, ведет к дорожно-транспортным происшествиям, загрязнению городской среды отработавшими газами, увеличению себестоимости автомобильных перевозок и т. д.

Особенно остро эта проблема проявляется в узловых пунктах УДС, пропускная способность которых определяет производительность всей транспортной системы. Здесь увеличиваются транспортные задержки, образуются очереди и заторы, что вызывает снижение скорости сообщения, неоправданный перерасход топлива и повышенное изнашивание узлов и агрегатов транспортных средств. На территории города свыше 20 % ДТП приходится на перекрестки [3].

В целях решения этой проблемы используются различные средства регулирования пересечений для свободного и бесконфликтного расхождения транспортных средств по разным направлениям, такие как дорожная разметка, дорожные знаки и светофорное регулирование. На графике представлено обоснование использования светофорного регулирования на основе интенсивностей главной и второстепенной дорог (рис. 1) [4].

Для обеспечения наиболее эффективной работы технических средств регулирования применяют организацию согласованной смены сигналов на группе перекрестков, осуществляемую в целях уменьшения времени движения транспортных средств в заданном районе. Речь идет о координированном управлении, или управлении по принципу «зеленой волны». Транспортные средства следуют по маршруту, как бы по расписанию, прибывая к очередному перекрестку в тот момент, когда на нем в данном направлении движения включается зеленый сигнал.

Объектом координированного управления является транспортный поток, к характеристикам которого относятся: интенсивность, скорость, состав потока, интервалы в потоке и некоторые другие показатели.

ф 800-

700-

1 я 600-

й 500-

^ гг 1 я ж —^ л гх Т § 400300-

£ 1

I га ей 200-

|1 1000 -

Нереальность события: /

интенсивность на /

второстепенной улице /

больше, чем на главной /

Использование

светофорных объектов

/ Использование

/ нерегулируемых

/ пересечений

О

2000

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Интенсивность движения на главной улице (оба направления), авт/ч Рис. 1. Условия использования различных видов организации дорожного движения на пересечениях

В частности распределение интервалов в транспортном потоке является важнейшей характеристикой, т. к. определяет возможность применения координированного управления, длительность зеленого сигнала на последующем перекрестке, расстояние между перекрестками и т. д. Причем характер распределения интервалов будет изменяться в зависимости удаленности от предыдущего регулируемого пересечения. В начале перегона непосредственно за перекрестком автомобили движутся группами - «пачками», в процессе дальнейшего движения «пачки» распадаются из-за различия в скорости движения транспортных средств. Группообразный характер транспортных потоков имеет большое значение при организации координированного управления. Чем короче расстояние между перекрестками, тем меньше вероятность распада «пачки», и тем меньше времени требуется для ее пропуска на следующем перекрестке. При увеличении временного размера «пачки» в процессе ее распада необходимо увеличивать длительность разрешающего сигнала на следующем перекрестке, что, соответственно, приведет к увеличению запрещающего сигнала конфликтующего направления, или необходимо пропускать только часть «пачки», задерживая входящие в ее состав медленно движущиеся автомобили.

Эксперименты, поставленные некоторыми исследователями [1], показывают, что более подходящим для описания временных интервалов внутри пачек является нормированное распределение Эрланга.

Р (5, У

я{к+1)

к

[Я{к +1)5, Г LЛ{K +1)5

С математическим ожиданием:

Ык =-.

1 Я

С дисперсией:

Dk

1

Я2

При полном распаде «пачек», автомобили движутся свободно, распределение интервалов в транспортном потоке близко к экспоненциальному и, следовательно, число

прибытий транспортных единиц потока в некотором интервале во времени (или пространстве) описывается законом Пуассона [2].

Следует отметить, что указанные исследования были проведены в 80-90-х годах прошлого века, и на данный момент требуют уточнения. Это вызвано, прежде всего, тем, что уровень автомобилизации значительно вырос, изменились динамические характеристики автомобилей, изменился состав транспортных потоков и т. д.

Учитывая вышеизложенное, нами поставлена задача уточнения характера распределения интервалов в транспортном потоке на перегонах улиц с различной интенсивностью движения, в зависимости удаленности от регулируемого пересечения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Дрю Д. Теория транспортных потоков и управление ими. М. : Транспорт, 1972.

2. Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика : учебник для вузов. М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2001. 543 с.

3. Кременец Ю.А., Печерский М.П., Афанасьев М.Б. Технические средства организации дорожного движения : учебник для вузов. М. : ИКЦ «Академкнига», 2005. 279 с.

4. Левашов А.Г., Михайлов А.Ю., Головных И.М. Проектирование регулируемых пересечений : учеб. пособие. Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2007. 208 с.

5. Волкова Е.В. Оценка рыночной стоимости ущерба от повреждения транспортного средства в результате ДТП: сб. по материалам Всерос. науч.-практ. конф. «Экспертиза и управление недвижимостью: состояние, проблемы, перспективы». Иркутск : Изд-во Ир-ГТУ, 2007.

Информация об авторах

Филиппова Дарья Михайловна, студент, тел. 89041371504; Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Черняго Анна Борисовна, студент, тел.: 89086461981; Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Слободчикова Надежда Анатольевна, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильных дорог, тел.: 89025771417, е-mail: Nslobodchikova@rambler.ru; Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Information about the authors

Filippova D.M., undergraduate, tel.: 89041371504; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

Chernyago A.B., undergraduate, tel.: 89086461981; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

Slobodchikova N.A., Candidate of Technical Sciences, associate professor, Automobile Thoroughfares Department, tel.: 89025771417, е-mail: Nslobodchikova@rambler.ru; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.