МіНіМіЗАЦіЯ ЗАТРИМОК УЧАСНИКіВ ДОРОЖНЬОГО РУХУ НА РЕГУЛЬОВАНИХ ПіШОХіДНИХ ПЕРЕХОДАХ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

-□ □-

Проаналiзовано структуру циклу свтло-форного регулювання на тшохидних переходах, встановлено залежтсть поведтки тшо-ходiв вид параметрiв циклу. Запропоновано споыб визначення тривалостi основного такту транспортног фази на регульова-ному пiшохiдному переходi на основi вирiв-нювання та мiнiмiзацiг затримок учаснитв дорожнього руху в зон регульованого переходу, що дозволить тдвищити рiвень безпе-ки руху та пропускну здаттсть переходiв

Ключовi слова: перехид, затримка, такт, фаза, тривал^ть, цикл, пшоходи, пасажи-

ри, регулювання, вирiвнювання

□-□

Проанализирована структура цикла светофорного регулирования на пешеходных переходах, установлена зависимость поведения пешеходов от параметров цикла. Предложен способ определения продолжительности основного такта транспортной фазы на регулируемом пешеходном переходе на основе выравнивания и минимизации задержек участников дорожного движения в зоне регулируемого перехода, что позволит повысить уровень безопасности движения и пропускной способности переходов

Ключевые слова: переход, задержка, такт, фаза, длительность, цикл, пешеходы, пассажиры, регулирования, выравнивание

-□ □-

1. Вступ

Шшохщш переходи являють собою дшянки вулич-но-дорожньо1 мережу що характеризуются тдвище-ною iмовiрнiстю виникнення дорожньо-транспортних пригод. Вщповщно ДСТУ 4092-2002, при перевищенш значеннями штенсивностей руху транспортних за-собiв та пiшоходiв встановлених меж, на переходi ре-комендуеться введення свилофорного регулювання.

Ефектившсть функщонування свилофорного об'екту визначаеться аваршшстю за тими видами до-рожньо-транспортних пригод, що 1х можливо уникну-ти за наявносп свилофорного регулювання та значеннями транспортних i пiшохiдних втрат часу (затримок) в очжуванш дозволяючого рух сигналу чи роз^зду черги. Вказаш фактори е взаемопов'язаними, особливо зважаючи на те, що транспортна дисциплша пiшоходiв е низькою.

Отже, правильне визначення параметрiв свило-форного режиму регульованого тшохщного переходу е одним з найважливших моментiв у забезпеченнi його ефективного функщонування. Врахування у«х факторiв, що впливають на параметри свилофорного об'екта на пiшохiдному переходi дозволяють максимально розширити область ефективного застосування вуличних переходiв, i таким чином забезпечити безпе-

!© С.

УДК 656.13.02

|DOI: 10.15587/1729-4061.2014.28035|

М1Н1М1ЗАЦ1Я ЗАТРИМОК УЧАСНИК1В ДОРОЖНЬОГО РУХУ НА РЕГУЛЬОВАНИХ П1ШОХ1ДНИХ ПЕРЕХОДАХ

С. В. Грицай

Старший викладач* E-mail: sergaua@mail.ru В. Е. Трушевський

Старший викладач, астрант* Д. А. Ни к и ф о ро вськ ий

Кафедра свЬлопровщноТ фотонiки Санкт-Петербурзький нaцiонaльний дослщницький унiверситет iнформaцiйних технологiй, мехaнiки i оптики пр. Кронверкський, 49, м. Санкт-Петербург, Роая, 197101 *Кафедра «Транспорты технологи» Зaпорiзький нaцiонaльний технiчний уыверситет вул. Жуковського, 64, м. Зaпорiжжя, УкраТна, 69093

ку руху пiшоходiв, заощадити капiтальнi вкладення у будiвництво не вуличних переходiв, полiпшити умови руху маломоб^ьних груп громадян,

2. Лкературний огляд та постановка проблеми

У структурi найпростiшого свiтлофорного циклу на регульованому шшохщному переходi наявнi транспортна та пiшохiдна фази. Транспортна скла-даеться з основного такту для транспорту, що ви-значаеться дозволяючими сигналами транспортних напрямюв руху та перехщного штервалу, тривалiсть якого визначаеться залежно вщ ширини шшохщно-го переходу. Шшохщна фаза мiстить пiшохiдний ос-новний такт, прямо пропорцшний ширинi про1зно1 частини та перехiдний iнтервал, тривалшть якого, з урахуванням миготливого сигналу, становить вщ

6 до 8 с [1, 2].

Зпдно з проведеними дослвдженнями, поведiнка пiшоходiв в зош регульованих пiшохiдних переходiв в частиш виконання свiтлофорних сигналiв значно залежить вщ параметрiв свiтлофорного циклу на пе-реходi [3]. Витримка бшьшосп пiшоходiв залежить вiд часу очжування, при цьому е важливим обгрун-тованiсть пiшохiдноi затримки, тобто завантажешсть

про!зно! частини рухом транспортних засобiв тд час заборонного сигналу пiшохiдного свилофора.

Натомiсть, iснуючий пiдхiд визначення параметрiв свiтлофорного режиму регульованого пiшохiдного переходу не враховуе пiшохiдних затримок, осюльки орieнтований на максимiзацiю пропускно! здатностi переходу для транспортних засобiв. В той же час величина затримок транспортних засобiв перед тшохщ-ним переходом дуже сильно залежить вiд тривалостi дозволяючого сигналу для пiшоходiв, що особливо проявляеться на вулицях з багатосмугових про!зними частинами [4]. Наявнiсть острiвка безпеки дозволяе керувати сигналами двох частин тшохщних пере-ходiв окремо, що призводить до зменшення затримок як транспортних засобiв, так i пiшоходiв, проте може успiшно використовуватися лише за високо! дисци-плiни пiшоходiв у частиннi виконання свiтлофорних сигналiв [5].

Неможливiсть визначення фазового коефвденту для пiшохiдного напряму за вщсутност у пiшохiднiй фазi регулювання транспортних напрямiв призводять до необхiдностi, при визначенш параметрiв режиму свiтлофорного регулювання iз застосуванням фор-мули Вебстера, коригувати значення фазового коефь щенту транспортно! фази шляхом розв'язання системи рiвнянь [6]:

ТЦ = (1,5Тц + 5)/[1 - (у + у*)] То = [(Тц - Тп)у*]/(у + у*)

му пiшохiдному переходi за однакових характеристик транспортних та тшохвдних потокiв та незмшних гео-метричних параметрах переходу, оптимiзуватися може лише тривалiсть основного такту транспортно! фази.

Цiллю дослiдження е вирiвнювання та мiнiмiзацiя загальних затримок пiшоходiв, водив та пасажирiв транспортних засобiв перед регульованим переходом.

Задачею дослвдження е визначення тривалостi основного такту транспортно! фази з урахуванням уах факторiв, що впливають на його значення з метою мiнiмiзацi'i та вирiвнювання затримок учасниюв руху.

4. Визначення оптимально! тривалост основного такту транспортно! фази

Середню затримку одного автомобiля при iзольо-ваному регулювання обчислюють за формулою Вебстера [9], с:

^ = 0,9(АТц + ^В),

(3)

(1)

де А = В = -1^; Х = ^ . х = Ьд

2(1 -Хх) 2(1 - х) Тц Х ц

тривалiсть свилофорного циклу, с; Nт - штенсившсть руху транспорту, од/год; tOт - основний такт тран-спортно! фази.

Припустимо, що цикл складаеться з транспортною та тшохщно! фаз.

де Тц та Тц - тривалкть циклу регулювання до та тс-ля корекцп ввдповвдно, с;у та у* - суми максимальних фазових коефвденпв фаз, в яких тривалост основних тактiв не коригуються та коригуються вщповщно; То - сума скоригованих тривалостей основних такт-iв, с;Тп - втрачений час у циклi регулювання, с.

Розв'язавши !!, визначають нову, кориговану три-валiсть циклу свiтлофорного регулювання за такою формулою:

Тц = В/2А+^/ В2 / (4А2)- С/А.

(2)

Принцип визначення полягае у розрахунку фазового коефiцiенту для фази, до яко! включено пiшохiдний напрям регулювання, таким чином, щоб його значення вщповщало збiльшенiй за рахунок дозволяючого сигналу для пiшоходiв тривалостi основного такту свило-форного регулювання [7, 8]. Недолж методу полягае у тому, що процедура визначення коригованих фазових коефвденпв еквiвалентна введенню псевдонапряму регулювання з рiвнем завантаження рухом, що вщ-повiдае мiнiмальнiй тривалостi зеленого сигналу для пiшоходiв.

Т = t т+1 т+1 п +1 п

(3)

де ^тлптдодпп - тривалостi вiдповiдно основних тактiв i перехiдних iнтервалiв транспортно! та ш-шохвдно! фаз, с.

Середня затримка одного тшохода складае таким чином [10]:

t т+t т+t п — = ь ОТ П1 П1

2

(4)

Загальна затримка пiшоходiв за годину складатиме:

(5)

t т +t т+t п Т = N ОТтьШтьШ

п п 2

де N - iнтенсивнiсть руху пiшоходiв, чол./год.

Загальна затримка транспортних засобiв за годину складатиме:

Т = 0,9К (АТ +—В).

т ' ц N 7

т

(6)

Затримка вах пасажирiв транспортних засобiв за годину складатиме:

3. Цшь i задачi дослщження

Тривалiсть основного та промiжних такпв тшохщ-

но! фази стандартизована залежно ввд ширини про!з-но! частини. Для визначення перехщного iнтервалу транспортно! фази встановлена чика залежнiсть вщ швидкостi руху транспорту та ширини переходу. Тому

з уах елеменпв свiтлофорного циклу на регульовано-

т =У

пас ^^

аТ

Рк'

к1 1 п-м

V пр

(7)

де Р1 - пасажиромштюсть транспортного засобу дано-го типу; а1 - частка в потощ транспортних засобiв i-го типу;кп-м - коефвдент використання пасажиромкт-костi для даного типу транспортного засобу; кпр - ко-

ефщ1ент зведення даного типу транспортного засобу до легкового автомоб1ля; m - загальна юльюсть титв транспортних засобiв.

Умова рiвностi тривалостей затримок пасажирiв i водiïв транспортних засобiв виглядае таким чином:

t т+t т+t п m N = 'у

п 2 ti

a 'T

Pki,

1 i i п-м

V кпр

(8)

де Pi - пасажиромктюсть транспортного засобу даного типу; а1 - частка в потощ транспортних засобiв i-го типу;кП-м - коефiцieнт використання пасажиромшт-кост для даного типу транспортного засобу; кпр - ко-ефiцieнт зведення даного типу транспортного засобу до легкового автомобшя; т - загальна юльюсть типiв транспортних засобiв.

Отримане р1вняння мае такий вигляд:

x4 ■ ad (1 - g)2 + x3[ad(l - g) ■ ((2 - g(l+f)) +

+(b + c + f)(1 - g)) - 0,9dge2(1 - g)] +

x2[ad(1 - g)((1 - gf2) + (b + c + f)(2 - g(1 + f)) +

+f(b + c)(1 - g) - 0,9d2e(f -1)2 (1 - g) -

0.9deg2(1 - g)-3f] + x[ad(1 - g)((b + c + f) x

x(1 - gf) + f(b + c)(2 - g(1 + f))) -

-0,9d2e(f -1)2(2 -g(1+f))-0,9de(1 - g)g2 ■ 3f2]

+[ad(1 - g)f(b + c)(1 - gf) -

-0,9d2e(f -1)2 (1 - gf) - 0,9deg2 (1 - g)f3 ].

(18)

Отримане р1вняння (18) розв'язуемо за методом Феррар1, отримуючи чотири корень

K = 1

V кпр

1

tT = 0,9( A x (t от+1 П+1 от+1 ш) + TT" B),

tL +1

п i +- п

t т+t т+t п +t

ОТ П1 ОТ П1

y x (t о~т+tn1 +t от + tnl) ' t! +1

B = -

(y x (tor+tnl+toТ+Vi))2

1 -

y x (to-r+t Ш+t от+tni)

tL +1

'tL +

1)2

(9) (10) (11) (12) (13)

A = -

1-

tо +1

от_

t т+t т +t п+t п

°ОГ Lnr lor 1П1

1—

tL+1

t т+t т+t п+t п

^ПГ Lni

y x (t О-Т +t П1 +t оТ+t Ш )

' tL +1

.(14)

Виконуемо зам1ну:

A = t т+t п +t п

В результат отримуемо:

t т+t т+t п N toт+tпI+^ = 0,9N K x

(15)

1-

f +1

от_

^Т+А7

2

2(1 - У)

т1 ^(t™+А) + — x ОТ N„

(y x(^+А)):

1 -

y x(to^+А) tL +1

5. 1нтерпретащя отриманих результатiв

Осюльки лiва частина рiвняння (годинна сумар-на тривалiсть затримок пiшоходiв) прямо залежить ввд значення тривалостi основного такту транспортно! фази, що визначаеться при розв'язанш рiвняння, то спо-мiж усiх дiйсних коренiв слвд обирати мiнiмальний. Це значення буде забезпечувати рiвнiсть та мiнiмальнiсть годинних транспортних та тшохщних затримок. Крiм того, значення тривалостi транспортно! основного такту для транспорту вщповщае тривалост зеленого сигналу транспортного свгглофора. З цього можна зробити висновок, що воно не може бути меншим за 7 с, а разом з перехвдними штервалами та основним тактом тшохщ-но! фази не повинно перевищувати 120 с [11].

У табл. 1 наведено деяю результати розв'язку рiв-няння, що потрапляють до припустимого дiапазону

З метою дослiдження залежносп мiж зазначеними вище аргументами та тривалктю основного такту для транспортних напрямiв проведено повний факторний числовий експеримент. До плану включено максимально мшмальш та середнi значення уах аргументiв. Для кожно! комбшацп з плану визначено мiнiмальний коршь рiвняння, що вiдповiдае наведеним вище обмеженням.

Отриману вибiрку пiддано статистичному дослщжен-ню, в результатi якого отримано лшшну ре-гресiйну залежшсть, що дозволяе встановити мiру впливу кожного з аргуменпв на кореш рiвняння:

^ =-111,92-0,06N -0,25^ -

от " " п " п

-0,87^ +0,04Nт + 7,96К + 1,8А + 306,12у. (19)

tL +

1)

(16)

Перетворюючи це стввщношення, переходимо до повного р1вняння 4-го ступеня, коренями якого е три-валост основного такту свгтлофорного циклу, до якого включено транспортш напрями. Перед перетворенням зробимо дек1лька зам1н:

N =a;t'r = x;tT =b;t" =c;A = d;K = e;A = f;y = g. (17)

п от п п

Адекватн1сть отримано! модел1 шд-тверджуеться значеннями к1лькох характеристик. Коефвдент кореляцп дор1внюе 0,66, коефщ1ент детермшацп 0,44, розрахункове значення критер1ю Ф1шера 175,09 (при теоретичному значення 2,51). Статистичну ощнку зна-чимост коефщ1ент1в регрес1йного р1вняння виконано за критер1ем Стьюдента. Розрахунков1 значення кри-тер1ю для в1льного члена регресшного р1вняння та ко-ефщ1ент1в при с1мох зм1нних в1дпов1дно дор1внюють: -2,7; -13,26; -0,54; -0,17; 11,57; 8,65; 16,52; 26,51 при табличному значенш 2,446. Таким чином встановлено,

x

що тривалосп перехiдних iнтервалiв дуже слабко впли-вають на значення основного такту транспортно! фази.

Таблиця 1

Деяк результати розв'язку рiвняння (18)

Nn, тш/год 300 500 400 650 200 100 1000 700 800

tT с п 7 10 12 6 12 8 13 15 20

t" с п 7 8 7 6 7 6 7 6 8

NT, од/год 200 800 500 900 400 700 500 700 500

К 4 2 3 2,1 3,6 10 2 2 3,5

А 40 28 36 20 39 25 41 40 41

y 0,04 0,2 0,3 0,15 0,4 0,5 0,6 0,6 0,45

tf1 с от 36 28 14 18 24 23 31 53 41

На основi наведеного способу розраховано режими свгтлофорного регулювання на п'яти перехрестях у

м. Запорiжжi, що тдтверджуеться актом про запро-вадження результапв наукового дослiдження, вида-ним одному з авторiв статтi - В. Е. Трушевському пiдприeмством «Символ», що спецiалiзуeться на бу-дiвництвi та утриманнi свiтлофорних об'eктiв.

7. Висновки

Запропоновано споиб визначення тривалост основного такту транспортно! фази на регульова-ному пiшохiдному переходi. Визначена тривалшть буде оптимальною за критерieм рiвностi та мшь мальностi затримок учасниюв дорожнього руху, що рухаються через регульовану дiлянку. Засто-сування наведеного способу дозволить шдвищити безпеку руху в зош регульованих переходiв завдяки зменшенню кiлькостi порушень Правил дорожнього руху шшоходами та шдвищити пропускну здат-нiсть пiшохiдних переходiв як для транспортних засобiв, так i для пiшоходiв завдяки врахуванню основних факторiв, що впливають на затримки учасниюв дорожнього руху.

Лиература

1. Руководство по регулированию дорожного движения в городах [Текст] / Москва.: Стройиздат, 1974. - 99 с.

2. Методические рекомендации по регулированию пешеходного движения [Текст] / Москва.: ВНИИБД МВД СССР, 1977. -55 с.

3. Guo, H. Reliability analysis of pedestrian safety crossing in urban traffic environment [Text] / H. Guo // Safety Science. - 2012. -Vol. 50, Issue 4. - P. 968-973. doi: 10.1016/j.ssci.2011.12.027

4. Noland, R. Pedestrian travel times and motor vehicle traffic signals [Text] / R. Noland // Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. - 1996. - Vol. 1553, Issue 1. - P. 28-33. doi: 10.3141/1553-04

5. Abrams, C. Selection of Pedestrian Signal Phasing [Text] / C. Abrams // Transportation Research Record. - 1977. - Vol. 629.

6. Кременец, Ю. А. Технические средства организации дорожного движения [Текст] : уч. для вузов / Ю. А. Кременец, М. П. Печерский, М. Б. Афанасьев. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. - 279 с.

7. ОДМ 218.6.003-2011. Методические рекомендации по проектированию светофорных объектов на автомобильных дорогах. [Текст] / Москва.: Федеральное дорожное агентство (Росавтодор), 2013. - 69 с.

8. Капитанов, В. Т. Управление транспортными потоками в городах [Текст] / В. Т. Капитанов, Е. Б. Хилажев. - М. : Транспорт, 1985. - 94 с.

9. Скульбеденко, Н. А. Методики расчета средней задержки транспортных средств и пешеходов на регулируемых пересечениях [Текст] / Н. А. Скульбеденко, А. А. Антонова, А. С. Липницкий. - Ирк. гос. техн. ун-т. - Иркутск, 2009. - 21 с.

10. Иносе, Х. Управление дорожным движением [Текст] / Х. Иносе, Т. Тамада; М. - Транспорт, 1983. - 247 с.

11. Левашев, А. Г. Проектирование регулируемых пересечений [Текст] : уч. пос. / А. Г. Левашев, А. Ю. Михайлов, И. М. Головных. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007 - 208 с.