CC BY
2Scholarly Publisher RS Global Sp. z O.O.
ISNI: 0000 0004 8495 2390
Dolna 17, Warsaw, Poland 00-773 Tel: +48 226 0 227 03 Emai l: editori al_offi [email protected]
JOURNAL World Science
p-ISSN 2413-1032
e-ISSN 2414-6404
PUBLISHER RS Global Sp. z O.O., Poland
ARTICLE TITLE AUTHOR(S)
ARTICLE INFO
DOI
RECEIVED ACCEPTED PUBLISHED
MICROSCOPIC TRAFFIC FLOW MODEL WITH INFLUENCE OF PASSENGER TRANSPORT
Polishchuk Volodymyr, Popov Stanislav
Polishchuk Volodymyr, Popov Stanislav. (2023) Microscopic Traffic Flow Model With Influence of Passenger Transport. World Science. 2(80). doi: 10.31435/rsglobal_ws/30062023/8015
https://doi.org/10.31435/rsglobal_ws/30062023/8015 21 May 2023
29 June 2023
30 June 2023
LICENSE
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
© The author(s) 2023. This publication is an open access article.
MICROSCOPIC TRAFFIC FLOW MODEL WITH INFLUENCE OF PASSENGER TRANSPORT
Polishchuk Volodymyr
Doctor of Technical Sciences, Professor, National Transport University, Head of the Department of Transport Systems and Traffic Safety, ORCID ID: 0000-0003-3145-7225
Popov Stanislav
National Transport University, Department of Transport Systems and Traffic Safety ORCID ID: 0000-0002-9373-2934
DOI: https://doi.org/10.31435/rsglobal_ws/30062023/8015
ABSTRACT
To analyze the influence of passenger transport on traffic flow, we develop a microscopic traffic flow model that incorporates various factors such as vehicle speed, acceleration, deceleration, lane-changing behavior, and interaction between different types of vehicles. The model takes into account the specific characteristics of passenger transport vehicles, their behavior in mixed traffic, and their impact on the overall traffic flow. We conducted extensive simulations using the developed microscopic traffic flow model to evaluate the influence of passenger transport on the traffic flow characteristics. The simulations were based on real-world scenarios and considered different traffic conditions, including varying traffic volumes. Our results demonstrate that the presence of passenger transport vehicles has a significant impact on the microscopic characteristics of traffic flow on country roads. We observed that the introduction of passenger transport vehicles affects the overall traffic flow dynamics, including vehicle speeds, acceleration patterns, and lane-changing behavior of both passenger transport and other vehicles in traffic flow. Furthermore, we found that the interaction between passenger transport and other vehicles plays a crucial role in determining the traffic flow characteristics. Additionally, our study highlights the importance of considering passenger transport in traffic flow models and transportation planning. The presence of passenger transport vehicles can significantly impact the overall performance of the road network, including travel time, congestion, and safety. Therefore, incorporating the characteristics and behavior of passenger transport vehicles into traffic flow models can provide more accurate predictions and assist in developing effective traffic management strategies.
In conclusion, this study contributes to a better understanding of the influence of passenger transport on the microscopic characteristics of traffic flow on roads. The developed microscopic traffic flow model provides valuable insights into the behavior of passenger transport vehicles and their interaction with other vehicles, leading to a comprehensive understanding of traffic flow dynamics. The findings of this study can aid transportation planners and policymakers in making informed decisions for improving the efficiency, safety, and sustainability of road networks.
Citation: Polishchuk Volodymyr, Popov Stanislav. (2023) Microscopic Traffic Flow Model With Influence of Passenger Transport. World Science. 2(80). doi: 10.31435/rsglobal_ws/30062023/8015
Copyright: © 2023 Polishchuk Volodymyr, Popov Stanislav. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) or licensor are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
ARTICLE INFO
Received: 21 May 2023 Accepted: 29 June 2023 Published: 30 June 2023
KEYWORDS
Traffic Management, Microscopic Traffic Simulation, Mixed Traffic Flow, Traffic Behavior Modeling.
Аналiз останшх дослщжень.
Було проаналiзовано науковi дослщження впливу маршрутного транспорту на транспортш засоби потоку [1-3]. Встановлено, що безпека руху пасажирського маршрутного транспорту в сучасних дослщженнях не розкрита в повному обсязi та вимагае додаткових дослiджень у звязку з великою актуальнютю. При складанi маршруту безпека враховуеться опосередковано.
Методики розрахунку ступеня небезпеки або методики оргашзаци маршруту яка враховувала би рiвень безпеки зараз не iснуе. Тому, для оргашзаци руху пасажирського маршрутного транспорту на автомобшьних дорогах слщ розробити вщповщну методику, яка буде дозволяти враховувати при проектуванш маршруту безпеку руху на пiдставi наведених характеристик дорожнього руху.
Загальна частина.
Розглянемо вплив маршрутних транспортних засобiв на транспортш засоби потоку на мiкрорiвнi у виглядi сумiсного руху транспортних засобiв потоку з пасажирськими маршрутними транспортними засобами на дшянщ дороги визначено! довжини.
Необхiднiсть застосування мшроскошчного пiдходу зв'язана з наявнютю у транспортному потоцi пасажирських маршрутних транспортних засобiв маневрiв зупинки на вщповщному пунктi, вказане явище мае мшроскошчний рiвень, що потребуе застосування вщповщного пiдходу.
В теори транспортних потоюв взаемодiю транспортних засобiв в межах дшянки дороги визначено! довжини прийнято характеризувати за допомогою характеристик рiвномiрностi руху транспортних засобiв [4... 8].
Класичними характеристиками взаемодп транспортних засобiв у певнiй сукупностi прийнято вважати [6, 9]:
- шум швидкостц
- шум прискорення;
- шум „енерп!".
Математичний запис зазначених характеристик наведемо у наступному загальноприйнятому виглядi [6, 10-11]:
V=1 Е (vi- v ср ^ i=1
а2 =1Е (ai- a ср I2, (1)
i=1
2 = 1 Е (aivi -(aivi )ср j2,
i=1
СТУ - середне квадратичне вiдхилення швидкостей руху транспортних засобiв на дiлянцi дороги визначено! довжини, м/с;
СТа - середне квадратичне вiдхилення прискорення руху транспортних засобiв на дiлянцi дороги визначено! довжини, м/с2;
СТ^ - середне квадратичне вщхилення „кшетично! енерп!" транспортних засобiв на
дiлянцi дороги визначено! довжини, м2/с3;
П - кшьюсть транспортних засобiв, що знаходилися на дшянщ дороги визначено! довжини у момент часу проведення вимiрювань, од.;
V - миттева швидкiсть i-го транспортного засобу, що знаходився на дiлянцi дороги визначено! довжини у момент часу проведення вимiрювань, м/с;
- миттеве прискорення i-го транспортного засобу, що знаходився на дшянщ дороги
визначено! довжини у момент часу проведення вимiрювань, м/с2;
V „ - середне арифметичне значення швидкостей транспортних засобiв, що ср
знаходилися на дшянщ дороги визначено! довжини у момент часу проведення вимiрювань, м/с;
a
сР
середне арифметичне значення прискорень транспортних 3aco6iB, що
знаходилися на дшянщ дороги визначено! довжини у момент часу проведення вишрювань, м/с.
Вплив маршрутного транспорту на характеристики транспортного потоку на мiкрорiвнi взаемоди окремих транспортних засобiв пропонуеться розкрити шляхом введення у залежност (1) величин середшх арифметичних значення для пасажирських маршрутних транспортних засобiв.
З урахуванням вказаного запишемо наступш формули:
а
2 1
v
n n
П Z(vi - vm )2 = n Z
i=1
i=1
v
m
Z5i ■ vmi
V i=1
\\
а
nn
2 = 1 Z (ai - am )2 = 1 Z
r
i=1 i=1 n
ai -
V
m
Z5i ■ ami V i=1
// 2
//
аk = nZ(aivi -(aivi)mF = 1Z
i=1
)2
m> n
i=1
aivi -
m
V i=1
\\
Z5i ■ ami ■ vmi
//
(2)
2
<
a
2
СТV - середне квадратичне вщхилення швидкостей руху транспортних засобiв на
дшянщ дороги визначено! довжини вщносно середнього арифметичного значення швидкост руху транспортних засобiв пасажирського маршрутного транспорту, м/с;
- середне квадратичне вщхилення прискорення руху транспортних засобiв на
дiлянцi дороги визначено! довжини вщносно середнього арифметичного значення прискорення руху транспортних засобiв пасажирського маршрутного транспорту, м/с2;
СТ^ - середне квадратичне вщхилення „кшетично! енерги" транспортних засобiв на
дiлянцi дороги визначено! довжини вщносно середнього арифметичного значення „кшетично! енерги" транспортних засобiв пасажирського маршрутного транспорту, м2/с3;
П - кшьюсть транспортних засобiв, що знаходилися на д^нщ дороги визначено! довжини у момент часу проведення вимiрювань, од.;
т - кiлькiсть маршру^в, що пролягають через дослiджувану дшянку дороги, од.;
- середне арифметичне значення швидкостей пасажирських маршрутних
транспортних засобiв, що знаходилися на дшянщ дороги визначено! довжини у момент часу проведення вимiрювань, м/с;
ат - середне арифметичне значення прискорень пасажирських маршрутних
транспортних засобiв, що знаходилися на дшянщ дороги визначено! довжини у момент часу проведення вимiрювань, м/с.
Vm. - миттева швидкiсть i-го пасажирського маршрутного транспортного засобу, що
знаходився на д^нщ дороги визначено! довжини у момент часу проведення вимiрювань, м/с;
^m - миттеве прискорення i-го пасажирського маршрутного транспортного засобу, що
знаходився на д^нщ дороги визначено! довжини у момент часу проведення вимiрювань, м/с2.
Вказаш д^дження потреують подальшо! експерементально! перевiрки в рамках формалiзацiï методики безпеки руху пасажирського марутного транспорту на автомобшьних дорогах загального користування.
Висновок.
Таким чином, зпдно проведеного аналiзу загальних умов руху пасажирського маршрутного транспорту в транспортному потощ на автомобшьних дорогах з'ясовано наступне:
- рух транспортного потоку на автомобшьних дорогах пов'язаний зi значними швидкостями та штенсивностями, тому безпека руху е одним з актуальних питань;
- наведеш мшроскотчш характеристики взаемодп пасажирського маршрутного транспорту з транспортними засобами потоку;
- виникае потреба у формулюванш характеристик на макроскотчному, м^оскотчному та шженерно-психолопчному рiвнях взаемодп пасажирського маршрутного транспорту з транспортними засобами потоку та запис загальноï характеристики.
REFERENCES
1. Roy, R., Saha, P. Analysis of vehicle-type-specific headways on two-lane roads with mixed traffic (2020) Transport, 35 (6), pp. 588-604. Cited 4 times., http://journals.vgtu.lt/index.php/Transport/about doi: 10.3846/transport.2020.14136.
2. Roy, R., Saha, P., Headway distribution models of two-lane roads under mixed traffic conditions: a case study from India (2018) European Transport Research Review, 10 (1), art. no. 3., http://www.springer.com/engineering/mechanical+eng/journal/12544.
3. Linheng Li, Can Wang, Ying Zhang, Xu Qu, Rui Li, Zhijun Chen, Bin Ran, Microscopic state evolution model of mixed traffic flow based on potential field theory, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, Volume 607, 2022, 128185, ISSN 0378-4371, https://doi.org/10.1016Zj.physa.2022.128185.
4. Li, L., Chen, X.M., Vehicle headway modeling and its inferences in macroscopic/microscopic traffic flow theory: A survey (2017) Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 76, pp. 170-188. www.elsevier.com/inca/publications/store/1/3/0/
doi: 10.1016/j.trc.2017.01.007.
5. Traffic flow dynamics: Data, models and simulation. (2013) Traffic Flow Dynamics: Data, Models and Simulation, pp. 1-503. Doi: 10.1007/978-3-642-32460-4.
6. Drew, D. (1972). Theory of transport flows and their management. Transport.
7. Chai, C., Wong, Y.D., Micro-simulation of vehicle conflicts involving right-turn vehicles at signalized intersections based on cellular automata (2014) Accident Analysis and Prevention, 63, pp. 94-103. doi: 10.1016/j.aap.2013.10.023.
8. Ali, Y., Zheng, Z., Haque, M.M., Wang, M., A game theory-based approach for modelling mandatory lane-changing behaviour in a connected environment (2019) Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 106, pp. 220-245. www.elsevier.com/inca/publications/store/1/3/0/ doi: 10.1016/j.trc.2019.07.011.
9. Daamen, W., Buisson, C., Hoogendoorn, S.P., Traffic simulation and data: Validation methods and applications (2014) Traffic Simulation and Data: Validation Methods and Applications, pp. 1244. http://www.tandfebooks.com/doi/book/10.1201/b17440 ISBN: 978-148222871-7; 978-148222870-0 doi: 10.1201/b17440.
10. Fountoulakis, M., Bekiaris-Liberis, N., Roncoli, C., Papamichail, I., Papageorgiou, M. Highway traffic state estimation with mixed connected and conventional vehicles: Microscopic simulation-based testing (2017) Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 78, pp. 13-33.
www.elsevier.com/inca/publications/store/1/3/0/ doi: 10.1016/j.trc.2017.02.015.
11. Ghiasi, A., Hussain, O., Qian, Z.S., Li, X., A mixed traffic capacity analysis and lane management model for connected automated vehicles: A Markov chain method, (2017) Transportation Research PartB: Methodological, 106, pp. 266-292 www.elsevier.com/inca/publications/store/5/4/8/ doi: 10.1016/j.trb.2017.09.022.
