Упорядочивание автомобильного потока как фактор снижения транспортных издержек

УДК 656.05

УПОРЯДОЧИВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНОГО ПОТОКА КАК ФАКТОР СНИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ИЗДЕРЖЕК

© Н.М. Агафонов1, А.Е. Колмаков2

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Ежегодный рост количества транспортных средств приводит к увеличению интенсивности транспортного потока. Одним из способов регулирования транспортного потока является установка новых светофоров. Вся светофорная сеть должна обеспечивать непрерывный поток транспортных средств. Данная мера позволяет снизить риск образования заторов. Кроме того, снижаются затраты людей за проезд. В городе Иркутске работа светофоров практически не синхронизирована. Для определения затрат на поездки был проведен эксперимент по изучению работы светофоров. Табл. 6. Библиогр. 3 назв.

Ключевые слова: время работы светофоров; регулирование транспортного потока; синхронизация светофоров; затраты общества на поездки.

TRAFFIC FLOW REGULATION AS TRANSPORT COST REDUCTION FACTOR N.M. Agafonov, A.E. Kolmakov

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Annual rise in the number of vehicles leads to the increase in traffic flow intensity. Installation of new traffic lights is one of the ways of traffic flow regulation. The entire network of traffic lights should provide a continuous flow of vehicles. Apart from reducing travel costs, this measure decreases the risk of congestions. In the city of Irkutsk, the operation of traffic lights is hardly synchronized. An experiment on the study of traffic lights operation has been carried out in order to determine travel costs. 6 tables. 3 sources.

Key words: operation time of traffic lights; traffic flow regulation; synchronization of traffic lights; social travel costs.

Ежегодный рост количества транспортных средств приводит к увеличению интенсивности транспортного потока. Как следствие средняя скорость движения транспортного потока снижается. Особенно это заметно в часы пик, когда время, затрачиваемое на проезд от дома до работы и обратно, заметно увеличивается.

Разрешение проблемы многим видится в том, чтобы реконструировать и расширить существующие транспортные магистрали и построить новые качественные дороги. Следует заметить, что полученный эффект может оказаться значительно ниже ожидаемого, так как в этом случае проявиться феномен «скрытого спроса» [1], поскольку спрос на проезд по скоростным магистралям очень эластичен. Как только более высокая пропускная способность новых и реконструированных дорог обеспечит более высокую скорость движения, скрытый спрос поглотит большую часть или всю новую пропускную способность в часы пик. Автомобилисты, которые ранее отказывались от поездки по причине значительных альтернативных временных издержек, начнут пользоваться новыми городскими автодорогами. К тому же на данные магистрали переместятся автомобили, ранее выбиравшие другие маршруты.

Однако существуют более простые и менее дорогостоящие способы снизить транспортные издержки населения. Так, одним из факторов, способствующих росту издержек маятниковой миграции, является несинхронная работа светофоров. Многие иркутские автомобилисты знают, что начиная движение на одном светофоре на зеленый сигнал, они приезжают к следующему перекрестку, движение на котором регулируется светофором, на красный сигнал. При этом средняя скорость движения находится в диапазоне 40-60 км/ч, который считается оптимальным для городских условий.

Светофор, как устройство оптической сигнализации, предназначен регулировать движение людей и потоки транспортных средств. Светофоры, как правило, устанавливаются на пересечении наиболее загруженных городских улиц, а также в местах, где часто происходят дорожно-транспортные происшествия. Есть и такие светофоры, которые предназначены регулировать движение людей и автомобилей на пешеходных переходах с высокой проходимостью пешеходов.

В целях увеличения пропускной способности городских магистралей и оптимизации дорожного дви-

1Агафонов Николай Михайлович, аспирант, тел.: 89501203114, e-mail: agafonov.nm@gmail.com Agafonov Nikolai, Postgraduate, tel.: 89501203114, e-mail: agafonov.nm@gmail.com

2Колмаков Александр Евгеньевич, кандидат экономических наук, доцент кафедры мировой экономики, e-mail: papa-chief@mail.ru

Kolmakov Alexander, Candidate of Economics, Associate Professor of the Department of World Economy, e-mail: papa-chief@mail.ru

жения светофоры в большинстве городов мира устанавливаются так, чтобы их работа была синхронизирована и обеспечивала постоянную скорость транспортного потока.

Создание так называемой «зеленой» улицы - создание непрерывного потока транспортных средств, движущегося с равномерной скоростью за счет синхронизации работы светофоров, позволяет снизить риск образования заторов по ходу движения транспортных средств.

В рамках написания данной статьи автором была проведена теоретическая работа, а также поставлен ряд экспериментов, что позволило определить степень синхронизации работы светофоров в центральной части города Иркутска.

Исходным пунктом послужила гипотеза Н0, утверждающая, что работа всех светофоров в городе синхронизирована таким образом, что, начав движение от первого светофора в тот момент, когда загорается зеленый сигнал светофора, и двигаясь со средней скоростью в 40 км/ч (11,11 м/с), автомобиль будет проезжать каждый последующий светофор на зеленый сигнал. Выбор в качестве средней скорости транспортного потока 40 км/ч (11,11 м/с) объясняется тем, что:

1) максимально разрешенная скорость движения в населенных пунктах - 60 км/ч;

2) автомобиль не может постоянно двигаться с максимально разрешенной скоростью, так как ему приходится притормаживать и (или) останавливаться перед перекрестками, светофорами, пешеходными переходами и т.д. Затем автомобиль вновь разгоняется до максимально разрешенной скорости, при этом средняя скорость постоянно колеблется.

3) Скорость городского общественного транспорта, как правило, меньше скорости транспортного потока из-за торможения и остановок на остановочных пунктах. При этом другие участники дорожного движения вынуждены реагировать на это и уступать общественному транспорту проезжую часть.

Объектами для изучения были выбраны маршруты, пролегающие по центральным улицам города Иркутска. Выбранные транспортные магистрали используются всеми видами общественного транспорта для перевозки большого числа пассажиров, а также для перевозки грузов в центральной части города. По ходу всех маршрутов встречается большое количество светофоров (табл. 1).

Расстояние между светофорами было измерено с использованием электронного справочника 2ГИС. Полученные данные были внесены в столбец «Расстояние» (табл. 1). В столбцах «Время движения» и «Время ожидания» указано время работы зеленого сигнала светофора и время ожидания зеленого сигнала светофора (время работы желтого и красного сигналов светофора соответственно). В столбце «Интервал работы» указанно суммарное время работы всех сигналов светофора.

Как видно из данных, полученных в результате наблюдения за работой светофоров, у светофоров, следующих друг за другом, различается не только

время в работе зеленого сигнала, но и интервал работы всех сигналов. Различное время работы зеленого сигнала на соседних светофорах, как и интервал работы самого светофора, объясняется тем, что интенсивность транспортного потока на различных участках городских магистралей различны. Так, например, на пересечении улиц Декабрьских Событий и Дзержинского пересекаются два транспортных потока, идентичных по интенсивности. Поэтому и время работы светофора схоже - по 38 с в каждом направлении.

Данные табл. 1 позволяют сделать вывод, что гипотеза Н0 не нашла своего подтверждения в реальных условиях. Автомобиль, начавший движение на первом светофоре, в большинстве случаев подъедет к одному из последующих светофоров на красный или желтый сигнал светофора. В связи с этим время, которое затрачивает участник дорожного движения на передвижение по центральной части города, увеличивается за счет простаивания на светофорах.

Исключение составила работа светофоров по улице Дзержинского, где интервал работы всех светофоров 80 с. Дополнительно было установлено, что все светофоры в данном направлении начинают работу не одновременно, а с интервалом в несколько секунд. Интервал, с которым начинают работать светофоры, рассчитан таким образом, чтобы автомобили, двигающиеся со скоростью 40 км/ч, подъезжали к каждому последующему светофору в тот момент, когда загорается зеленый сигнал светофора, т.е. интервал начала работы светофоров рассчитывается по формуле

5

где f - время, через которое начинает работу следующий светофор; Б - расстояние между светофорами; V - средняя скорость транспортного потока (как правило, в центре города она равна 40 км/ч).

Несмотря на то что время работы зеленого сигнала у всех светофоров, находящихся на улице Дзержинского, различное, общий интервал в 80 с и изначальная задержка в начале работы всех светофоров позволили синхронизировать светофоры в данном направлении.

Таким образом, можно сделать вывод: в случае если интервалы работы всех светофоров по одной из городских магистралей одинаковы, и начало работы светофоров откалибровано по времени, светофоры можно считать синхронизированными, даже несмотря на то что время работы зеленого сигнала различаются у каждого из светофоров.

Поскольку гипотеза Н0 не подтвердилась, была проведена вторая серия экспериментов, позволяющих определить общее количество времени, затрачиваемого на ожидание зеленого сигнала светофора из-за не полной синхронизации в работе светофоров.

Вернувшись к гипотезе Н0 и рассчитав «идеальное» время, необходимое на преодоление каждой из представленных магистралей, мы получим следующие данные (табл. 2).

Таблица 1

Центральные улицы города Иркутска, выбранные для исследования_

Светофор Расстояние, м Время движения, с Время ожидания, с Интервал работы,с

ул. Ленина и 3-го Июля в направлении от сквера им. Кирова до ул. Кожова

Ленина / Свердлова - 30 50 80

Ленина / Горького 245 38 42 80

Ленина / К. Маркса 260 38 42 80

Ленина / Дзержинского 270 55 25 80

Ленина / Тимирязева 220 60 20 80

3-го Июля / Кожова 625 25 55 80

Итого 1620

ул. Ленина в направлении от ул. Тимирязева до сквера им. Кирова

Ленина / Тимирязева - 25 55 80

Ленина / Дзержинского 220 32 48 80

Ленина / К. Маркса 270 38 42 80

Ленина / Горького 260 38 42 80

Ленина / Свердлова 245 55 25 80

Желябова / Сухэ-Батора 305 55 25 80

Итого 1300

ул. Дзержинского в направлении от ул. Литвинова до ул. Дек. Событий

Дзержинского / Литвинова - 43 37 80

Дзержинского / Урицкого 120 47 33 80

Дзержинского / Чехова 175 60 20 80

Дзержинского / К. Либкнехта 245 40 40 80

Дзержинского / Дек. Событий 290 38 42 80

Итого 830

ул. Декабрьских Событий в направлении от ул. Ямская до ул. Рабочая

Дек. Событий / Ямская - 53 27 80

Дек. Событий / И. Уткина 150 50 30 80

Дек. Событий / Ф. Энгельса 300 60 30 90

Дек. Событий / Тимирязева 200 50 50 100

Дек. Событий /Дзержинского 190 38 42 80

Дек. Событий / К. Маркса 440 20* 60* 80*

Дек. Событий / Желябова 240 50 30 80

Дек. Событий / Рабочая 235 20 60 80

Итого 1755

Таблица 2

«Идеальное» время движения_

Направление Суммарное расстояние, м Затраченное время

ул. Ленина и 3-го Июля в направлении от сквера им. Кирова до ул. Кожова 1620 2 мин 26 с

ул. Ленина в направлении от ул. Тимирязева до сквера им. Кирова 1300 1 мин 57 с

ул. Дзержинского в направлении от ул. Литвинова до ул. Дек. Событий 830 1 мин 15 с

ул. Декабрьских Событий в направлении от ул. Ямская до ул. Рабочая 1755 2 мин 38 с

В столбце «Суммарное расстояние» указанно расстояние всего маршрута от первого до последнего светофора. В столбце «Затраченное время» указан временной отрезок, за который можно преодолеть маршрут, двигаясь с постоянной средней скоростью в 40 км/ч (11,11 м/с), не совершая, при этом, никаких остановок и резких ускорений.

По каждому из указанных маршрутов по несколько раз проехал автомобиль. Для чистоты эксперимента все заезды проводились в выходные дни в утренние часы, в тот момент, когда интенсивность транспортного потока минимальна, а пешеходов на нерегулируемых пешеходных переходах практически нет. Часть

заездов проводилась со средней скоростью, стремящейся к 40 км/ч. Во второй части заездов максимальная скорость не превышала максимально разрешенную скорость в населенных пунктах - 60 км/ч. Стоит отметить, что исключением в выборе скоростного режима было предписание знаков дорожного движения, ограничивающих максимальную скорость и торможение перед нерегулируемыми пешеходными переходами. Началом движения в каждом из заездов было включении зеленого сигнала на первом светофоре.

Результаты всех заездов представлены в табл.

3-6.

Ул. Ленина и 3-го Июля в направлении от Сквера им. Кирова до ул. Кожова

Таблица 3

Место светофора Расстояние, м Время нахождения в пути

Движение со скоростью 40 км/ч Движение со скоростью 60 км/ч

Номер заезда Номер заезда

1 2 3 1 2 3

Ленина / Свердлова - 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Ленина / Горького 245 0,51 (28) 1,04 (38) 0,27 0,58 (43) 0,18 0,19

Ленина / К. Маркса 260 1,14 1,32 1,02

Ленина / Дзержинского 270 1,46(7) 2,08 (10) 1,30 1,34 1,15 (21) 1,32

Ленина / Тимирязева 220 2,07 2,30 1,51 1,53 1,33 1,48

3-го Июля / Кожова 625 3,41 (43) 3,18 3,41 (2) 3,27 (59) 2,56 (47) 2,22

Суммарное время остановки на светофорах, с 78 48 15 102 68 28

Примечание. В столбцах каждого из заездов, в строке первого регулируемого перекрестка указано время, в которое автомобиль начал движение и пересек стоп-линию первого светофора - 0 мин. 0 с (0,00).

Таблица 4

_Ул. Ленина в направлении от ул. Тимирязева до Сквера им. Кирова*_

Место светофора Расстояние,

Движение со скоростью 40 км/ч Движение со скоростью 60 км/ч

Номер заезда Номер заезда

1 2 3 1 2 3

Ленина / Тимирязева - 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Ленина / Дзержинского 220 0,36

Ленина / К. Маркса 270 1,01 1,11 1,04 1,29 (22) 1,16 (16) 1,00

Ленина / Горького 260 1,22 2,16 (38) 1,27 2,14 (21) 1,58 (23) 1,19

Ленина / Свердлова 245 2,00 (16) 2,44 1,49 2,33 2,27 (9) 1,41

Желябова / Сухэ-Батора 305 2,28 3,11 2,19 (3) 2,56 2,49 2,03

Суммарное время остановки на светофорах, с 29 51 22 71 68 23

*В столбцах каждого из заездов, в строке каждого последующего светофора, за исключением первого, указано время, в которое автомобиль проехал соответствующий светофор. В случае, если автомобиль приехал на очередной светофор в тот момент, когда там горел желтый или красный сигнал светофора, автомобиль вынужден был остановиться и продолжить движения при включении зеленого сигнала светофора. В этом случае указано два времени - время прибытия к светофору и время, когда светофор был пересечен.

Ул. Дзержинского в направлении от ул. Литвинова до ул. Дек. Событий

Таблица 5

Место светофора Время нахождения в пути

Расстояние, (м) Движение со скоростью 40 км/ч

Номер заезда

1 2 3

Дзержинского / Литвинова - 0,00 0,00 0,00

Дзержинского / Урицкого 120 0,10 0,12 0,15

Дзержинского / Чехова 175 0,26 0,34 0,30

Дзержинского / К. Либкнехта 245 0,51 1,00 0,55

Дзержинского / Дек. Событий 290 1,28

Суммарное время остановки на светофорах, с 6 0 19

Примечание. Из-за относительно высокой плотности транспортного потока, движение по улице Дзержинского со скоростью 60 км/ч было невозможно, поэтому данные о времени нахождения в пути отсутствуют. По этой же причине, время, затрачиваемое в каждом из заездов на преодоление отдельных участков маршрута, отличается от времени предыдущего заезда.

Таблица 6

Ул. Декабрьских Событий в направлении от ул. Ямская до ул. Рабочая_

Место светофора Расстояние,

Движение со скоростью 40 км/ч Движение со скоростью 60 км/ч

Номер заезда Номер заезда

1 2 3 1 2 3

Дек. Событий / Ямская - 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Дек. Событий / И. Уткина 150 0,14 0,18 0,18 0,13 0,14 0,14

Дек. Событий / Ф. Энгельса 300 0,40 0,42 0,45 0,31 0,35 0,33

Дек. Событий / Тимирязева 200 0,57 1,01 1,09 0,44 0,47 0,45

Дек. Событий /Дзержинского 190 1,26

Дек. Событий / К. Маркса 440 2,06 2,30

Дек. Событий / Желябова 240 2,30 2,52 2,35 2,19

Дек. Событий / Рабочая 235 3,30

Суммарное время остановки на светофорах, с 53 48 12 51 40 55

Как видно из проведенного эксперимента, начиная движение с первого ряда на только что загоревшийся зеленый сигнал светофора и двигаясь каждый раз практически с одной и той же скоростью, автомобиль преодолевал маршрут с разным временем. Кроме того, в каждом последующем заезде автомобиль мог остановиться на том светофоре, мимо которого в

прошлый раз проехал без проблем, и наоборот, проехать светофор без остановки, на котором в прошлый раз было потрачено драгоценное время.

Если рассматривать результаты каждого направления подробно, можно обратить внимание на то, что, двигаясь со скоростью 60 км/ч, автомобиль не обязательно преодолеет дистанцию быстрее, чем автомо-

биль, двигающийся со скоростью 40 км/ч.

Кроме того, стоит отметить, что теоретическое время преодоления всех маршрутов из табл. 2, было «побито» лишь в одном из заездов - заезд № 3 на скорости 60 км/ч по ул. Ленина и 3-го Июля (табл. 3).

Проведенные эксперименты показывают, что в среднем по каждому из маршрутов автомобиль теряет 42 секунды по сравнению с идеальной гипотезой Н0.

На основании имеющихся данных можно подсчитать потери, которые несут автомобилисты и пассажиры в результате несинхронизированной работы светофоров.

По данным Территориального органа федеральной службы государственной статистики по Иркутской области в октябре 2012 г. средняя заработная плата в расчете на одного работника по Иркутской области составила 27 180 руб. [2]. Среднее количество рабочих часов в месяц - около 176. Таким образом, стоимость одного часа рабочего времени составляет 154 руб. 43 коп., стоимость одной минуты около 2 руб. 57 коп. Стоимость затрат одного человека на простаивание в ожидании зеленого сигнала светофоров в течение 42 с примерно равно 1 руб. 80 коп. Если житель Иркутска дважды в день проезжает по данной магистрали на работу и обратно, то месячные издержки одного человека составляют 79 руб.

Поскольку все улицы, которые были рассмотрены в данной статье, являются основными транспортными магистралями города и используются для перевозки пассажиров и грузов, были подсчитаны затраты общества на поездки связанные с простаиванием на светофорах в ожидании зеленого сигнала светофора.

Для начала было подсчитано количество транспортных средств, проезжающих в будний день в течение одного часа по улице Дек. Событий. Оказалось, что поток транспорта составил 2 183 транспортных средств. Если предположить, что в течении дня в период с 8 до 20 ч (12 ч) интенсивность транспортного потока не изменяется, а среднее количество человек находящихся в каждом транспортном средстве (с учетом общественного транспорта) равно трем, то затраты общества на поездки в течение дня составляют примерно 140 000 руб. С учетом того, что количество дней в году с интенсивным движением в городе со-

ставляет около 200, мы получаем годовые издержки общества, исчисляемые десятками миллионов рублей, что оправдывает инвестиции в проект по синхронизации работы светофоров.

Для создания «зеленых» улиц в центральной части города Иркутска службам, ответственным за регулировку работы светофоров необходимо предпринять следующие меры:

1. Установить одинаковое время работы зеленого сигнала на всех светофорах в одном направлении (например 40 с). Время ожидания зеленого сигнала в таком случае так же должно равняться 40 с.

2. В случае если на перекресте пересекаются два транспортных потока, в одном из которых количество транспортных средств превышает количество транспортных средств транспортного потока, то время работы сигналов светофора может быть изменено. Но при этом суммарный интервал работы светофора должен быть равен интервалу работы ближайших светофоров на данной улице.

При этом стоит отметить, что решение проблемы с синхронизацией светофоров в центральной части города Иркутска неспособно в полном объеме решить проблему с заторами и пробками. Причиной этого может стать то, что транспортный поток, двигающейся с постоянной скоростью по «зеленой» улице, упрется в «бутылочное горлышко», которое, как правило, образуется из-за сужения проезжей части. Это может быть как естественным сужением дороги или же из-за автомобилей, припаркованных по обеим сторонам городской магистрали.

Во время работы автором над данной статьей в местных средствах массовой информации появилась новость о том, что рамках программы «Безопасный город» в течение ближайших пяти лет наиболее оживленные перекрестки города Иркутска планируется оборудовать интеллектуальными техническими средствами, изменяющими режим работы светофоров в зависимости от загруженности направлений движения автотранспорта [3]. Более подробная информация о том, как именно будет функционировать данная система и какова стоимость ее установки, не приводиться.

Библиографический список

1. О'Салливан А.. Экономика города. 4-е изд. / пер. с англ. М.: ИНФА-М, 2002. XXVI, 706 с.

2. Интернет газета GazetaIrkutsk.ru. 27180 рублей - средняя зарплата в Иркутской области [Электронный ресурс] // Интернет-газета GazetaIrkutsk.ru [сайт]. URL: http://www.gazetairkutsk.ru/2012/12/11/id65766/ (дата обраще-

ния 11.12.2012).

3. Пресс-служба Думы города Иркутска. В Иркутске будет действовать программа «Безопасный город» [Электронный ресурс] // Иркутска сайт органов местного самоуправления. иР1_: http://www.admirkutsk.ru/?doc=19397 (дата обращения 11.10.2012).