Модель оценки задержек на пешеходных регулируемых переходах с вызывными устройствами Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Таблица 3

Максимальные значения напряжений в процессе и после правки для различных способов задания нагрузки_

Способ задания нагрузки Величина остаточных напряжений после правки, МПа Величина максимальных напряжений в процессе правки, МПа

Плавная нагрузка 70,55 110,6

Плавная нагрузка с замедлением 75,53 96,65

Ступенчатая нагрузка 84,8 175,2

Нагрузка последовательностью импульсов 66,35 87,37

В заключение необходимо отметить эффективность представленного подхода, состоящего в применении компьютерных технологий инженерного анализа в расчете параметров технологического процесса правки оболочек. Дальнейшее развитие представленной работы состоит в расчете параметров штамповки оболочечных конструкций.

Библиографический список

1. Залесов В.Н. Пластическое деформирование вытеснительных диафрагм: учеб. пособие / В.Н.Залесов, И.Ф. Даев. -М.: Машиностроение, 1977. - 72 с.

2. Авдонин Л.Г. Прикладные методы расчета тонкостенных конструкций/ Л.Г. Авдонин. - М.: Машиностроение, 1969. -328 с.

3. Вольмир А.С. Гибкие пластинки и оболочки/ А.С. Вольмир. - М.: Гос. изд. техн.-теор.лит., 1956. - 419 с. УДК 656.13

МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ЗАДЕРЖЕК НА ПЕШЕХОДНЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕХОДАХ С ВЫЗЫВНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ

Н.А.Скульбеденко1

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

Предлагается модель оценки задержек транспортного и пешеходного потоков на регулируемых пешеходных переходах с вызывными устройствами. Представлены результаты тестирования моделей средней часовой задержки транспортного и пешеходного потоков при жестком режиме регулирования и при использовании вызывного устройства.

Ил. 3. Табл. 2. Библиогр. 5 назв.

Ключевые слова: регулируемые переходы, задержки пешеходов и транспортных средств.

THE DELAY ESTIMATION MODEL AT CONTROLLED PEDESTRIAN CROSSINGS WITH CALLING DEVICES N.A.Skulbedenko

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

The article offers the estimation model of traffic and pedestrian flows at the controlled pedestrian crossings with calling devices. It presents the results of testing of models of average hour delay of traffic and pedestrian flows under hard mode of regulation and under the application of the calling device. 3 figures. 2 tables. 5 soures

Key words: controlled crossings, delays of pedestrians and vehicles.

В соответствии с данными мировой транспортной статистики рост уровня автомобилизации сопровождается насыщением городов техническими средствами организации движения. Эта тенденция отражается такими показателями, как количество светофорных объектов на 1000 жителей, количество светофорных объектов на единицу городской площади, количество светофорных объектов на единицу длины улично-дорожной сети. В частности, увеличение интенсивности движения транспортных потоков требует введения светофорного регулирования на пешеходных перехо-

1Скульбеденко Надежда Анатольевна, аспирант. Skulbedenko N.A., a post graduate.

дах, функционировавших ранее как нерегулируемые.

В действующем нормативном документе ГОСТ 23457-86 "Технические средства организации дорожного движения. Правила применения" указаны условия введения регулирования на пешеходных переходах. Этими условиями являются интенсивности движения транспортных средств и пешеходов в пиковые часы, вместе с тем, не указывается тип регулируемого пешеходного перехода.

Поскольку требования применения регулирования устанавливаются по характеристикам пиковых перио-

Таблица 1

Сочетание критических интенсивностей потоков на главной и второстепенной дорогах

[Ц_

Число полос дви- Интенсивность движения

жения в одном транспортных средств,

направлении по по дорогам, ед./ч

дорогам

главной второ- главной - второстепен-

сте- в двух ной - в одном

пенной направле- наиболее за-

ниях груженном на-

правлении

750 75

670 100

1ф 1 580 125

500 150

410 175

380 190

900 75

800 100

2 и бо- 1 700 125

лее 600 150

500 175

400 200

900 100

825 125

2 и бо- 2 и 750 150

лее более 675 175

600 200

525 225

480 240

дов, то применение жесткого режима регулирования (ЖРР) на пешеходных переходах может приводить к неоправданным задержкам транспортных средств во внепиковые периоды, когда интенсивность пешеходов снижается. По этой причине в зарубежной практике все большее применение находят пешеходные переходы с вызывными устройствами (ПВУ), в том числе переходы PUFFIN (Pedestrian User-Friendly INtelligent), на которых используются ITS - технологии. В качестве примера можно упомянуть Великобританию, в которой сложилась развитая система нормативных документов и руководств, регламентирующих применение различных типов пешеходных переходов (http://www.dft.gov.uk):

• Local Transport Note 1/95 - The Assessment of Pedestrian Crossings.

• Local Transport Note 2/95 - The Design of Pedestrian Crossings.

• The Zebra, Pelican and Puffin Pedestrian Crossings Regulations and General Directions 1997.

Наиболее объективными критериями сравнения переходов ПВУ и ЖРР и определения области их эффективного применения являются значения суточных суммарных задержек транспортных средств и пешеходов. Величина, полученная при вычислении задержек, представляет собой среднюю задержку регулирования, которую испытывают все транспортные средства и пешеходы, прибывшие к переходу в течение анализируемого периода, включая транспортные средства вне этого периода, прибывающие по полосам движения, испытывающим перенасыщение. Задержка регулирования включает в себя как замедление и ускорение, так и остановку транспортных средств на подходах к регулируемому пересечению. При этом представляется интересным интегрировать суммарные суточные задержки транспортных средств и пешеходов в один показатель - стоимость ущерба от данных задержек. Постановка такой задачи требует разработки соответствующего инструментария - моделей расчета средних задержек транспортных средств и пешеходов на переходах ПВУ.

Определение величины средней задержки для ПВУ предлагается производить методами стохастического моделирования [2]. Предполагается, что пешеходный переход является изолированным, пешеходы полностью подчиняются светофорной сигнализации. Можно рассматривать функционирование пешеходного перехода с ПВУ как совокупность случайных длительностей цикла регулирования, являющихся функцией другого случайного процесса - прибытия пешеходов на переход.

Предлагается следующая методика сравнения двух типов переходов:

• рассматривается изолированный регулируемый пешеходный переход на перегоне;

• принимаются одинаковые значения интенсивностей движения транспортных средств и пешеходов;

• предполагается полное подчинение пешеходов сигналам светофоров;

• вероятность прибытия пешеходов описывается распределением Пуассона, а интервалы между пешеходами подчиняются экспоненциальному распределению.

Таблица 2

Типы пешеходных переходов с вызывным устройством, применяемые в Великобритании_

IB S Pelican - пешеходный переход с вызывным устройством, имеющий красно-желто-зеленый сигналы регулирования для автомобилей и красно-зеленый сигнал «человек» для пешеходов, расположенный на противоположной стороне улицы.

ГШ Puffin отличается от пеликана отсутствием мигающего пешеходного зеленого сигнала или мигающего желтого сигнала для автомобилей. Окончание зеленого сигнала для пешеходов контролируется детекторами, фиксирующими окончание перехода проезжей части.

Для перехода ЖРР по широко применяемой методике Вебстера рассчитывается оптимальная длительность двухфазного цикла регулирования, при этом определяются параметры: 1а - длительность зеленого сигнала для транспорта; 1Р - длительность зеленого сигнала для пешеходов; Iрг1 - длительность переходного интервала, обеспечивающего совместно с мигающим зеленым сигналом для пешеходов 1т освобождение проезжей части от пешеходов.

Рассчитанные параметры принимаются базовыми для перехода ВПУ (рис. 1 и 2). При вызове разрешающего сигнала для пешеходов в интервал времени 12 (сумма 1т и 1рг1) заявка обслуживается, когда после включения зеленого сигнала для транспорта проходит

период времени ta + t2 (см. рис. 1 и 2). Такой режим

удовлетворяет сразу двум условиям: обеспечивает безопасность движения пешеходов; исключает возникновение вторичных задержек (длительность зеленого сигнала для транспорта не может быть меньше базовой величины 1а).

Для расчета величины средней задержки б выбрана формула руководства по пропускной способности НСМ 2000 [5]:

й = йх(Р¥) + й2 + й3. (1)

Первая составляющая величины задержки б1 определяется как

й1 =-

0.5С| 1 - С

1 -

шп(1, X)

(2)

где С - длина цикла регулирования, с; д - эффективное зеленое время, с; X -коэффициент насыщения для группы полос.

Дополнительная задержка б2 определяется при предположении, что очередь в начале анализируемого периода отсутствует

й2 =900Т

(X -1) + 1 (х -1)2 +

8к1Х сТ

(3)

где с - пропускная способность для группы полос, прив.ед/ч; Т - длина анализируемого периода, ч; к -коэффициент, учитывающий при адаптивном регулировании влияние параметров светофорного оборудования на величину дополнительной задержки; I - коэффициент, учитывающий удаленность предыдущего (по направлению движения) регулируемого перекрестка от рассматриваемого; X - коэффициент насыщения группы полос.

Третья составляющая б3 учитывается только в случаях, когда в анализируемый период рассматриваемая группа полос на перекрестке исчерпала пропускную способность (X >1). Приведенная выше методика расчета средней задержки является наиболее точной и отражает большее количество параметров, в том числе такой, как режим движения на подходе к перекрестку (случайный, пачками и т.д.), задаваемый коэффициентом прогрессии.

Для определения величины средней задержки при движении через переход ЖРР используем широко применяемую формулу

йР =

0,5(С - g)

С

(4)

где бр- средняя задержка пешехода, с; С - длительность цикла регулирования, с; д - длительность разрешающего сигнала, с.

Цикл регулирования ПВУ предлагается разделить на три интервала 11, 12, 13 (рис. 1 и 2), при прибытии в которые пешеходы получают разные величины задержек. Тогда среднюю задержку пешеходов можно определять как сумму средних задержек, возникающих при прибытии пешеходов в каждом из интервалов, умноженных на соответствующие вероятности возникновения этих задержек (т.е. вероятности прибытия пешехода в интервалы I2,I3).

и Ч и

транспорт пешеходы

и

1рг2

*а + Ьг2

Рис. 1. Оценка средней длительности цикла регулирования ПВУ С : (рц- переходный интервал между разрешающими сигналами; (р2- зеленый сигнал; (а-зеленый сигнал для транспорта минимальной длительности; ta - средняя длительность зеленого

сигнала для транспорта; 1 и - интервалы времени, в которые появление заявки не приводит к увеличению длительности цикла; (3 - интервал времени, в котором поступающая заявка увеличивает длительность цикла

транспорт

пешеходы

12

/з

Рис. 2. Переходный интервал (рц между разрешающими сигналами: т - период горения мигающего зеленого сигнала в пешеходной фазе

Средняя величина задержки пешеходов бреб может оцениваться как

бреб=б1Р1 + б2Р2+бзРз, (5)

где б1,2,3 - длительность задержки пешеходов при прибытиях в интервалы времени I 1, I 2, I 3, с; Р123 - вероятность прибытия пешехода в интервалы времени I

1, I 2, I 3.

Рассмотрим последовательно интервалы, возникающие при этом задержки пешеходов и вероятность появления заявок Р1,2,3.

Событие 1 - пешеход прибывает в период горения разрешающего сигнала и, задержка при этом отсутствует б1=0. Вероятность прибытия хотя бы одной заявки в интервал и:

Р = А^в

-м.

(6)

Событие 2 - пешеход прибывает в момент горения зеленого мигающего сигнала I 2. Длительности

2

ЖРР

ПВУ

б

Рис. 3. Результаты тестирования моделей: а - зависимость часовой суммарной задержки транспортных средств йа от интенсивности движения транспортных средств Ыа и интенсивности движения пешеходов Ыр; б - зависимость часовой суммарной задержки пешеходов йр от интенсивности движения транспортных средств Ыа и интенсивности движения пешеходов Ыр

мигающего сигнала недостаточно для перехода проезжей части, поступает заявка на включение зеленого сигнала для пешеходов. Получаем длительность цикла пешеходного перехода с ПВУ как при жестком режиме. Задержка складывается из минимального зеленого времени для транспорта 1т и желтого сигнала и половины суммы мигающего зеленого сигнала 1т и переходного интервала ±рг1:

¿2= (¿тЧг1)/2 + и + ^рг2, ( 7)

Вероятность прибытия хотя бы одной заявки в интервал t2:

Р2

Лг2 е

2 • (8) Событие 3 - пешеход прибывает в период горения зеленого для транспорта t3. Поступающая заявка на включение зеленого сигнала для пешеходов обслуживается с задержкой tм + ^р2, при этом среднюю задержку можно оценивать как

63= (О + рг2]/2. (9)

Для оценки вероятности прибытия хотя бы одной заявки в интервал t3 можно рассматривать это событие как дополняющее события Р1 и Р2:

Р3 = 1 - (р + р2) = 1 - (л^е+ Лг2е2). (10)

С учетом (5)-(10) средняя задержка пешехода на переходе ПВУ

( гт +г. \

й рей =

рг1

2

+ г + г 2

а рг 2

Лг 2 е

-Лг 2

+

+1 ('

2

г„ + г

рг 2

-л

1 + Л2 е

-л.

(11)

рг 2

+ г.г1) е2 + ( + X (1 - Л1е + Л2 е л)

Средняя задержка транспортных средств на переходе ПВУ рассчитывается по формулам (1)-(4) с использованием средних значений длительности зеленого сигнала и цикла регулирования С . При этом С

N.

как функция интенсивности движения пешеходов (см. рис. 2) может оцениваться следующим образом:

С = г. + г.г1 + 1/Л + гр + грГ2, (12)

где 1/ Л - средняя величина запаздывания заявки по отношению к моменту включения зеленого сигнала для транспорта, оцениваемая как величина среднего интервала в пешеходном потоке (т.е. математическое ожидание), с.

Поскольку предполагается, что интервалы в пешеходном потоке описываются экспоненциальным распределением, то 1/Л = N./3600 .

Изложенные выше модели расчета задержек реализованы в среде МДИДБ, имеющей хорошие возможности графического вывода. Результаты тестирования моделей расчета задержек транспортных средств и пешеходов применительно к переходам ПВУ и ЖРР на улице с двухполосной проезжей частью представлены на рис. 3. Если при рассмотрении задержек транспорта ПВУ обнаруживает преимущества, то в случае задержек пешеходов существует область значений интенсивностей движения, в которой уже предпочтительней использование ЖРР.

Следующим этапом исследования будет являться: моделирование задержек для пешеходных переходов на проезжих частях с большим количеством полос движения;

моделирование суммарных суточных задержек транспортных средств и пешеходов с учетом изменений значений интенсивности в дневном цикле;

расчет суммарного суточного ущерба от задержек транспортных средств и пешеходов с учетом изменений значений интенсивности в дневном цикле и установление областей применения сравниваемых двух видов переходов.

Для выполнения этого планируется выполнить исследования закономерностей изменения интенсивно-стей движения по часам суток с последующей аппроксимацией зависимостей. Определенную сложность

представляет оценка стоимости задержек пешеходов, которая необходима для выполнения сравнения типов регулируемых пешеходных переходов.

Библиографический список

1. ГОСТ 23457-86 "Технические средства организации дорожного движения. Правила применения"

2. Закс Л. Статистическое оценивание / пер. с нем. В.И. Варыгина; под ред. Ю.П. Горского. - М.: Статистика, 1976. - 598 с.

3. Кременец Ю.А. Технические средства организации дорожного движения. - М.: Транспорт, 1990. - 255 с.

4. Михайлов А.Ю. Современные тенденции проектирования и реконструкции улично-дорожных сетей городов / А.Ю. Михайлов, И.М.Головных. - Новосибирск: Наука, 2004. - 267 с.

5. Highway Capacity Manual 2000. - Transportation Research Board, National Research Council. - Washington, D.C., USA, 2000. - 1134 p.

УДК 629.113.001

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО КОЛЕСА НА СТЕНДЕ С БЕГОВЫМИ БАРАБАНАМИ

А.А.Смолин1, И.М.Григорьев2

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

Разработана математическая модель процесса торможения автомобиля на стенде с беговыми барабанами. Ил. 2. Библиогр. 7 назв.

Ключевые слова: автомобиль, тормозной стенд, диагностика, тормозная система, математическая модель.

THE STUDY OF THE AUTOMOBILE WHEEL BRAKING PROCESS ON THE CHASSIS DYNAMOMETER TEST BED A.A. Smolin, I.M. Grigorjev

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

The authors developed a mathematical model of an automobile braking process on the chassis dynamometer braking test bed.

2 figures. 7 sources.

Key words: an automobile, a braking test bed, diagnostics, a braking system, a mathematical model.

Контроль тормозных систем автотранспортных средств в условиях эксплуатации может осуществляться как в дорожных, так и в стендовых условиях [3]. Наиболее эффективным контролем тормозных систем автотранспортных средств для нашего климата следует считать стендовые.

Применение новых, даже самых совершенных и надежных, электронных тормозных систем не гарантирует их безотказной работы. Поэтому необходима систематическая, тщательная диагностика и регулировка в процессе эксплуатации. Это заставляет искать новые методы задания тестовых режимов и измерения диагностических параметров, позволяющие с высокой достоверностью оценивать тормозные свойства автомобилей в стендовых условиях.

Решение таких задач начинается с исследования экспериментального материала, который послужит для разработки математического описания. Наличие адекватного математического описания позволит наиболее полно проанализировать исследуемый процесс. Исследования проводились на кафедре автомобильного транспорта Иркутского государственного технического университета. В процессе исследования производилась регистрация реализованной касательной реакции Ях , тормозного мо-

мента Мт. Полученная осциллограмма процесса торможения колеса на роликах диагностического стенда представлена на рис. 1.

О 0,2 0,4 ftn6 |»,S I 1,2 1,4 Бремя горможеыил, t с

Рис. 1. Графики экспериментальных зависимостей продольных реакций на колесах передней оси автомобиля TOYOTA-COROLLA от времени

Группой ученых ИрГТУ разработана математическая модель, позволяющая с высокой достоверностью выполнить анализ процессов торможения автомобильного колеса в составе с АБС на роликах диагностического стенда. Математическая модель состоит из следующих основных разделов: 1. Определение положения колеса на роликах стенда.

1Смолин Александр Анатольевич, аспирант, тел.: 64-13-27, e-mail: [email protected]. Smolin Alexander Anatoljevich, a postgraduate, tel. 64-13-27, e-mail: [email protected].

2Григорьев Иван Михайлович, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспортa, тел.: 60-00-58, e-mail: [email protected].

Grigorjev Ivan Mihailovich, a candidate of technical sciences, an associate professor of the Chair of Automobile Transport, tel.: 60-0058, e-mail: [email protected].