Транспортные проблемы современных городов и моделирование загрузки улично-дорожной сети Текст научной статьи по специальности «Транспорт»

Научная статья на тему 'Транспортные проблемы современных городов и моделирование загрузки улично-дорожной сети' по специальности 'Транспорт' Читать статью
Pdf скачать pdf Quote цитировать Review рецензии ВАК
Авторы
Коды
  • ГРНТИ: 73.31 — Автомобильный транспорт
  • ВАК РФ: 05.22.10
  • УДK: 656.13
  • Указанные автором: УДК: 656.13

Статистика по статье
  • 2908
    читатели
  • 246
    скачивания
  • 0
    в избранном
  • 0
    соц.сети

Аннотация
научной статьи
по транспорту, автор научной работы — Кузьмич С. И., Федина Т. О.

Рассмотрены проблемы крупных городов, связанные с высоким уровнем автомобилизации, и основы моделирования загрузки транспортом улично-дорожной сети города.

Научная статья по специальности "Автомобильный транспорт" из научного журнала "Известия Тульского государственного университета. Технические науки", Кузьмич С. И., Федина Т. О.

 
close Похожие темы научных работ
Читайте также
Читайте также
Читайте также
Рецензии [0]

Похожие темы
научных работ
по транспорту , автор научной работы — Кузьмич С. И., Федина Т. О.

Текст
научной работы
на тему "Транспортные проблемы современных городов и моделирование загрузки улично-дорожной сети". Научная статья по специальности "Автомобильный транспорт"

УДК 656.13
С.И. Кузьмич, Т.О. Федина (Тула, ТулГУ)
ТРАНСПОРТНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННЫХ ГОРОДОВ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАГРУЗКИ УЛИЧНО-ДОРОЖНОЙ СЕТИ
Рассмотрены проблемы крУтых городов, связанные с высоким уровнем автомобилизации, и основы моделирования загрузки транспортом улично-дорожной сети города.
Транспортные проблемы и пути их решения
Улично-дорожная сеть (УДС) города создается десятилетиями и для ее изменения необходимы время и значительные инвестиции. Структура и протяженность УДС города создаются на основе генеральных планов развития, ориентированных на определенный уровень автомобилизации. В течение длительного времени в нашей стране приоритет в равитии транспортного обслуживания отдавался общественному пассажирскому транспорту и в качестве расчетного уровень автомобилизации принимался 60 авт./1000 чел. [1]. Именно для этого уровня автомобилизации и был созданы вся транспортная инфраструктура и система управления дорожным движением современных российских городов. Основными их недостатками являются:
мала удельна плотность магистральных улиц и неразвитость сети местных улиц;
низка пропускна способность улиц и пересечений; совмещенное движение общественного пассажирского транспорта, легкового и грузового движения;
применение для регулирования движения устаревших методов и технических средств, ориентир ванных на движение транспортных потоков малой плотности;
отсутствие системы информационного обеспечения городского движения;
практическое отсутствие системы обеспечения парковок в городе; отсутствие специализированных дорог и маршрутов в УДС для движения грузовых автомобилей;
административные барьеры в транспортном обеспечении совместной работы УДС города и пригородных зон города.
Автомобилизация городов Западной Европы, начавшася в 50-е годы, проходила практически по одной закономерности для всех стран: линейный рост количества автомобилей до уровня 300 - 350 авт./1000 чел., затем зам едение роста и стабилизация при уровне около 550 авт./1000 чел. Темпы автомобилизации российских городов несколько большие, чем за-
падно-европейских городов периода достижения ими уровня 300 авт./1000 чел., но спад темпа наблюдается также при уровне 250 - 300 авт./1000 чел. Есть основание ожидать в российских городах предельный уровень автомобилизации порядка 550 авт./1000 чел. к 2020 - 2025 гг., что в полтора раза больше уровня, достигнутого сегодня на большей части территории России. Это требует пересмотра всей стратеги развития городов и город-с кого тр ансп орта.
С каждым годом во всем мир возрастает использование интеллектуальных транспортных систем (Intelligent Transportation Systems - ITS). Под ITS понимают применение современных технологи связи, управления, компьютерного оборудования и программного обеспечения для улучшения эффектности и безопасности работы городского наемного транспорта.
ITS - наиболее эффективная в современных условиях система организации движения, но даже она не может повысить пропускную способность УДС города более чем на 20 %. Это говорит о том, что только одними мерами по регулированию движения проблему городского движения решить нельзя.
Важнейшим и наиболее дорогостоящим мероприятием является развитие УДС города. В условия интенсивной автомобилизации долю УДС в балансе территории городов необходимо увеличить с обычных 8 - 10 % до 20 %, что требует корректировки действующих и создания новых нормативных документов и руководств по проектированию панировки и застройке улиц, площадей, транспортных узлов.
В районах массовой жилой застройки необходимо увеличить за счет разукрупнения квартаов и микрорайонов сеть жилых улиц, улучшающих не только транспортное обслуживание селитебных территорий, но и значительно облегчающих проблему парковок автомобилей постоонного городского населения.
Как покаывает зарубежный опыт, одним из наиболее радикаьных и эффективных путей повышения эффективности работы городских транспортных систем является внедрение различных мер, направленных на ограничение использования автомобильного транспорта при одновременном адекватном равитии системы общественного пассажирского транспорта.
Эти меры могут быть раными: от административного запрета, до взимания паты за выезд на УДС, но направленность их одна - уменьшение количества автомобилей до уровня, не превышающего пропускную способность УДС и емкость парковок в городе. Главным объектом ограничений при внедрении данного подхода должны стать легковые автомобили, находящиеся в собственности граждан, поскольку именно они вносят наибольший вклад в перегруженность УДС города.
Так, благодаря применению таких мер, в городах Западной Европы с анаогачной плотностью УДС и количеством автомобилей около
550 авт./1000 чел. дол труд°вых поездок на личном автомобиле не превышает 20%.
В современных условия транспоотную обстановку в больших городах можно улучшить, развивая общественный пассажирский транспорт. Необходимо создать условия, при которых пользование общественным пассажирским транспортом было бы выгоднее, чем автомобилем.
Классификация городских улиц и дорог
Интересным является сопоставительный анализ классификаций городских улиц и дорог нашей страны и стран с высоким уровнем автомобилизации [2], [3].
Функциональная классификация в США и Канаде строится на соотношении функций "обслуживание движения - обслуживание доступа" (traffic circulation versus access). Обслуживание поездок на большие расстояния (для обозначения применяются термины "traffic circulation, circulation, mobility") является главной функцией дорог и улиц высших категорий (arterials, principal arterials). В американских и канадских текстах по дорожному проектированию и городской планировке используются термины доступ (access), доступ к владениям (property access), доступ к территории (land access). Регламентирование въездов/выездов на основную проезжую часть и обратно (access) рассматривается по многим позициям. Нормы на размещение примыканий местных проездов, геометрические стандарты их проектирования учитывают количество и характер конфликтных точек, возникающие помехи движению основного транспортного потока, снижение пропускной способности, безопасность движения пешеходов.
В целом классификации и стандарты проектирования подчинены решению важнейшей задачи - получению такого распределения потоков, при котором движение на большие расстояния обслуживается дорогами высших категорий, а местна сеть лишь обеспечивает обслуживание прилегающих территорий (access). В соответствии с этим, обязательными элементами классификации являются городские дороги (freeways, expressways); магистральные улицы (arterial streets); "собирающие" улицы (collector streets); местные улицы (local streets).
В результате такой технической и градостроительной политики городские дорога играют ведущую роль в обслуживании возрастающих транспортных потоков, что убедительно подтверждается данными статистики. Городские скоростные дорога (freeways и expressways) составлял на 2000 год всего лишь 2,7 % суммарной протяженности сетей урбанизированных территорий, но обслуживаи 34,5 % всего пробега. С 1990 г. пробег в пределах городских территорий США возрос на 30,6 %, при этом наибольший рост отмечается именно на дорогах высших ктегорий, т.е. в 1,3 раза больше, чем по всем ктегория суммарно и в 1,75 раа больше, чем на
местной сети. Этот убедительно покаывает необходимость формирования современной сети городских дорог в крупных и крутейших российских городах.
В 1995 г. Мирова Дорожная Ассоциация (PIARC) провела специализированный 20-й мировой дорожный конгресс (XX World Road Congress), посвященный исключительно проблемам транспортной планировки городов. Методические документы PIARC и труды ХХ Конгресса выделяют следующие важнейшие направления в проектировании транспортных систем городов [4]:
снижение интенсивности движения автомобилей в центрах городов;
приоритет общественного пассажирского транспорта и автомобилей, использующихся несколькими пассажирами;
политика в области организации паркования; взаимодействие между УДС и городской средой.
Изменения взглядов на задачи проектирования УДС и подходы к их решению учтены и систематизированы в предложениях PIARC по функ-ционаьной классификации городских улиц и дорог. Эти рекомендации во многом обобщают современные классификации многих стран и аккумулируют опыт проектирования УДС последних десятилетий, расширив понимание функций городеклх улиц и дорог, к числу которых отнесли: транспортные функции:
функции транзита - пропуск потоков между раными районами города (внутригородской транзит) и внешних транзитных потоков;
функции обеспечения доступности - транспортное обслуживание городеклх районов (движение в районы и из них);
функции формирования городской среды - формирование городского ландшафта, условия рамещения застройки, ориентация;
социальные функции - условия проживания и работы, совершения покупок, отдыха, передвижений пешком и т.д.;
экологические функции - городской микроклимат, воздушна циркуляция и качество воздуха, состояние фауны и флоры, рекреация;
экономические функции - влияние на экономическую ситуацию в городе.
Моделирование городских передвижений
Основой городского транспортного планирования является процесс прогнозирования передвижений, представляющий ряд математических моделей, с помощью которых пытаются смоделировать транспортное поведете человека.
Для целей моделирования город должен быть представлен как ряд локальных центров, в которых начинаются или заканчиваются передвлже-
ния. Для этого территория города разбивается на части, называемые транспортными районами (зонами), с выделением в этих зонах центра, в котором начинаются и заканчиваются перемещения. Эти зоны характеризуются населенностью, занятостью, другими факторами. Число таких зон может быть в пределах 500 - 1000 в зависимости от требуемой точности прогнозирования.
УДС представлена графом сети со связями и узами, моделирующими участки улиц и пересечения. Данные для сети включают время передвижения по участкам, средние скорости, пропускную способность, направления движения.
Моделирование отражает передвижение с момента его возникновения в исходной зоне, движение по сети, окончание в зоне назначения. Этот процесс широко известен как 4-шаговая модель прогноза транспортных потоков [5]:
генерирование передвижений - оценка объемов въезда - выезда на основе демографической и социально-экономической информации;
распределение передвижений между зонами - оценка межрайонных корреспонденций;
выбор вида транспорта - распределение корреспонденций по видам используемого транспорта;
распределение передвижений по сети.
1). Генерирование передвижений. На этом этапе информация о трудовой емкости, населённости, социальном и экономическом положении жителей зоны используется для оценки передвижений, начинающихся и заканчивающихся в каждой зоне. Это делается для каждой цели поездки отдельно. По целям передвижения раделяются на следующие (по конечным и начаьным местам передвижения): дом - работа (работа - дом), дом -магазин (магаин - дом), дом - школа (школа - дом), дом - остальное (ос-таьное - дом), не связанные с домом.
Применяются две основные модели, использующие подвижность каждой группы населения по раличным целям для рассматриваемой зоны [6]. Перва основана на определении зарождающихся передвижений в зоне, исходя из характеристик семей, проживающих в ней (количество членов в семье, число автомобилей, доход и др.). Вторая основана на определении заканчивающихся в зоне передвижений, исходя из уровня занятости в зоне для основных групп работающих. Для обеих моделей необходима итерационна процедура уравнивания общего количества зарождающихся и оканчивающихся передвижений.
Математически обе являются моделями многомерной регрессии.
2). Распределение передвижений. Количество передвижений, начинающихся или заканчивающихся в каждой зоне, найденных на предыдущем шаге, должно быть распределено по всем остальным зонам. Это дает двумерную матрицу связей для каждой цели передвижений.
Для распределения передвижений используется два типа моделей [7]. Первый тип - модели фактора роста, определяющие перспективное количество передвижений на основе прогнозирования роста существующих (общего фактора роста, среднего арифметического фактора роста, детройтский):
где Ар , Лу - будущее и настоящее количество передвижений между зонами і и у; ¥, ¥ і , ¥]- - общи фактор роста и факторы роста для зон і и /
Второй тип моделей - теоретические модели.
Среди них наиболее известна и применяема гравитационна модель
где Лу - количество передвижений между зонами I ил; Р - количество зарождающихся передвижений в зоне Л^ - количество заканчивающихся
передвижений в зоне е; ¥у - фактор сопротивления между зонами I и и; К у -соцлоэкономический фактор для зон / и
При построении модели предполагается баанс прибытия - отправления между двумя районами. Основна идея заключается в том, что корреспонденция из одного района в другой пропорционаьна общему объему отправления - прибытия и некоторой функции, зависящей от давности поездки центрами. Основной недостаток - объем корреспонденций связан с характеристиками пары районов, взятых в отдельности от других районов.
Энтропийна модель. В ней исходят из вероятностного описания поведения автомобилей - реализуемое состояние системы имеет наибольший статистический вес, который отражает сравнительные вероятности реаизации различных состояний в системе.
Модель конкурирующих возможностей. В ней зможеш1 предположения о том, что объем корреспонденций между двумя районами определяется количеством аьтернативных центров на пут следования, т.е. количеством аьтернативных возможностей посещения.
3). Выбор вида транспорта. Это критический момент процесса моделирования передвижений. На этом шаге передвижения распределяются на передвижения на общественном транспорте, на автомобиле (пассажи или водитель) или пешком. Вычисления должны определить привлекательность передвижения различными видами транспорта. Все предложения по улучшению общественного транспорта, изменению стоимости, доступности использования автомобиля должны быть отражены в процессе
(1)
(2)
(3)
[7]:
(4)
выбора вида транспорта. Важно понять, какие факторы и как влияют на процесс выбора.
Наиболее распространенна процедра выбора - использование логит - модели (logit model). В основном с помощью логит - модели пытаются предсказать выбор транспорта, основываясь на "стоимости" передвижения для каждого вида. Эта "стоимость" является комбинацией времени передвижения, цены, удобства и т.п. для данного передвижения на данном виде транспорта.
В зарубежной практике градостроительства аналогом данной "стоимости" является понятие "уровень обслуживания" (Level of Service, LOS).
4). Распределение передвижений по УДС. На этом шаге после того, как передвижения распределены по видам, необходимо выбрать путь на транспортной сети для передвижения от начаьного пункта до пункта назначения.
Вначале определяются кратчайшие пути между всеми зонами (обычно выбирается минимаьный по времени путь). Далее передвижения для каждой пары зон назначаются участкам сети и суммируются для каждого участка.
На данном этапе применяется несколько раличных моделей, входной информацией для которых служит матрица корреспонденций. На выходе модели выдают средние значения потоков на въездах в сеть и средне доли поворачивающих автомобилей на перекрестках.
Модель "все или ничего" (all-or-nothing), в которой все перемещения между двумя зонами назначаются кратчайшему пути и не учитываются пропускные способности участков. При этом могут быть получены не-реаьные картины перемещений.
Стохастическа модель, в которой перемещения между двумя зонами распределяются по всем путям между зонами обратно пропорционаь-но длине пути. При этом также не учитываются пропускные способности участков.
Равновесна модель, в которой суммарные передвижения на участке сравниваются с его пропускной способностью. При ее превышении скорость на данном участке уменьшается, что ведет к росту времени передвижения по нему и возможной смене кратчайшего ути. Процедура повторяется до тех пор, пока не будет достигнуто количественное равенство потребности в перемещениях и пропускной способности.
Необходимо отметить, что все используемые модели имеют ограничения. Как при любом моделировании, улучшение качества моделирования ведет к усложнению модели и увеличению количества требуемых исходных данных.
На всех шагах моделирования исходной и формацией являются данные о населенности, coцдльно-экoнoмичеcкдх величинах, распределении центров транспортного тяготения, характеристиках УДС, существую-
щей маршрутной схеме общественного транспорта.
Интенсивность и состав движения на въездах в город и на участках УДС (перегонах и узлах) могут являться как исходной информацией, так и информацией для проверки результатов расчетов и каибровкл используемых моделей. Данные об интенсивности движения и составе получаются с помощью раличных технических средств фиксации или с помощью визуальных наблюдений.
Биб люграфический список
1. СНиП 2.07.01-89. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений (редакция 2000 г.). - М: Изд-во стандартов, 2000. - 59 с.
2. Level of Service Criteria. [Электронный ресурс]
http://www.webs1.uidaho.edu/niatt_labmanual/Chapters/capacityandlos/theorya ndconcepts/LOSCriteria.htm.
3. Highway Capacity Manual (HCM) 2000. [Электронный ресурс] http ://www. aatraffic. com/HCM.htm.
4. PIARC: XX-th World Road Congress. Montreal, 3-9 September: Transportation and Urban Space Planning, 1995.- 487 p.
5. Sheffi Y., Urban transportation networks: Equilibrium Analysis with Mathematical Programming Methods, Prentice-hall. - Inc., New Jersey, 1985. -350 p.
6. Travel Forecasting Guidelines [Электронный ресурс] http://ntl.bts. gov /DOCS/TF.html
7. Мерлен П. Город. Количественные методы изучения / П. Мерлен. - М.: Наука, 1977. - 140 с.
Получено 23.04.08
УДК 621.43.01
MB. Малеванов, Р.Н. Хмелёв, (Тула, ТулГУ)
О ПОСТРОЕНИИ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАТЕРИСТИК ПОРШНЕВЫХ ДВС
Проанализированы традиционные подходы к построению характеристик поршневых ДВС. На основы проведенного анализа сформулированы требования к статическим характеристикам поршневых ДВС в процессе проектирования. Приведены примеры построения характеристик по результатам вычислительного эксперимента.
Мощностные и экономические покаатели поршневых двигателей, а также покаатели, характеризующие статические и динамические нагрузки

читать описание
Star side в избранное
скачать
цитировать
наверх