CC BY
2
УДК 656.02 https://doi.org/10.35546/kntu2078-448L202L2.5
В.П. СЛАВИЧ
Херсонський нащональний технiчний ушверситет
ORCID: 0000-0001-7882-4198 ВС. Л1ВАНДОВСЬКИЙ
Херсонський фiзико-технiчний лiцей Херсонсько! шсько! ради
МОДЕЛЬ СИСТЕМИ УПРАВЛ1ННЯ П1ШОХ1ДНИМ ПОТОКОМ М1СТА
Запропоновано модель гнтелектуальног системи управлгння пшохгдним потоком, здатног працювати в двох спецгальних режимах, перший з яких автоматичний, другий автоматизований, що враховують поточнг гнтенсивностг п1шох1дного та автомобгльного потоюв. Систему управлгння без втручання людини краще використовувати для високоттенсивних дглянок дороги, наприклад, у великих мгстах або у годину «тк» - в час найбгльшого навантаження на транспортну систему мгста. Другий режим - для малогнтенсивних дглянок дороги або для певного пром1жку часу, наприклад, вноч1, коли ттенсивнгсть транспортних потоюв невисока. Переключення режимгв реалгзуеться за допомогою використання спецгальног функцИ, яка буде визначати режим свтлофорног сигналгзацИ в залежност1 вгд ттенсивностг п1шох1дного та транспортного потоюв. 1нтенсивтсть у свою чергу залежить вгд поточного часу. Залежнгсть мгж цими двома параметрами визначаеться емпгричним шляхом. Режим автоматичного або "жорсткого" регулювання визначае тривалгсть фаз пгшохгдно'г та автомобгльног свгтлофорног сигналгзацИ в залежност1 вгд ттенсивностг транспортних потоюв, а режим автоматизованого управлгння "за викликом"розраховуе тривалгсть затримки мгж двома викликами фази пгшохгдно'г сигналгзацИ. Також обидва режими розраховують кгльюсть п1шоход1в та транспорту, що надшшли до системи, при цьому враховуючи кглькгсть учасникгв руху, як вийшли з системи. Розроблена модель дозволить доопрацювати 1снуючу систему управлгння перемиканням режимгв свгтлофору та дозволяе мгнгмгзувати накопичення людей та транспорту у регульованих пшохгдних переходах, не перешкоджаючи потребам гснуючого автомобгльного або п1шох1дного потоюв.
Ключовг слова: свтлофорна сигналгзацгя, система управлгння, пшохгдний потгк, оптимгзацгя руху, регульований пгшохгдний перехгд, мтгмгзацгя затримок.
В.П. СЛАВИЧ
Херсонский национальный технический университет
ORCID: 0000-0001-7882-4198 В.С. ЛИВАНДОВСКИЙ
Херсонский физико-технический лицей Херсонского городского совета
МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕШЕХОДНЫМ ПОТОКОМ ГОРОДА
Предложена модель интеллектуальной системы управления пешеходным потоком, способной работать в двух специальных режимах, первый из которых автоматический, второй автоматизированный, учитывающие текущие интенсивности пешеходного и автомобильного потоков. Систему управления без вмешательства человека лучше использовать для высокоинтенсивных участков дороги, например, в больших городах или в час «пик» - во время наибольшей нагрузки на транспортную систему города. Второй режим - для малоинтенсивных участков дороги или для определенного времени, например, ночью, когда интенсивность транспортных потоков невысока. Переключение режимов реализуется посредством использования специальной функции, которая будет определять режим светофорной сигнализации в зависимости от интенсивности пешеходного и транспортного потоков. Интенсивность в свою очередь зависит от текущего времени. Зависимость между этими двумя параметрами определяется эмпирическим путем. Режим автоматического или "жесткого" регулирования определяет продолжительность фаз пешеходной и автомобильной светофорной сигнализации в зависимости от интенсивности транспортных потоков, а режим автоматизированного управления "по вызову" рассчитывает продолжительность задержки между двумя вызовами фазы пешеходной сигнализации. Также оба режима рассчитывают количество пешеходов и транспорта, прибывших в систему, при этом учитывая количество участников движения, которые вышли из системы. Разработанная модель позволит доработать существующую систему управления переключением режимов светофора и позволяет минимизировать накопление людей и транспорта в регулируемых пешеходных переходах, не препятствуя потребностям существующего автомобильного или пешеходного потоков.
Ключевые слова: светофорная сигнализация, система управления, пешеходный поток, оптимизация движения, регулируемый пешеходный переход, минимизация задержек.
V.P. SLAVICH
Kherson National Technical University
ORCID: 0000-0001-7882-4198 V.S. LIVANDOVSKYI
Kherson Physical and Technical Lyceum of Kherson City Council
MODEL OF PEDESTRIAN FLOW MANAGEMENT SYSTEM
This article proposes a model of an intelligent pedestrian flow control system capable of operating in two special modes, the first ofwhich is automatic, the second automated, taking into account the current intensities ofpedestrian and car flows, is proposed. It is better to use the control system without human intervention for high-intensity sections of the road, for example, in large cities or during rush hour - during the peak load on the city's transport system. The second mode is for low-intensity sections of the road or for a certain period of time, for example, at night, when the intensity of traffic flows is low. Switching modes is realized by using a special function that will determine the mode oftraffic lights depending on the intensity ofpedestrian and traffic flows. The intensity in turn depends on the current time. The relationship between these two parameters is determined empirically. The mode of automatic or "rigid" regulation determines the duration of the phases of pedestrian and car traffic lights depending on the intensity of traffic flows, and the mode of automated control "on call" calculates the duration of the delay between two calls of the phase ofpedestrian signaling. Also, both modes calculate the number ofpedestrians and vehicles entering the system, taking into account the number of road users who left the system. The developed model will allow to refine the existing control system of switching of traffic light modes and allows to minimize accumulation ofpeople and transport in regulated pedestrian crossings, without interfering with needs of the existing automobile or pedestrian streams.
Key words: traffic light signaling, control system, pedestrian flow, traffic optimization, adjustable pedestrian crossing, minimization of delays.
Постановка проблеми
Моделювання шшохвдних потоков е важливою задачею, оскшьки шшоходи та транспорт постшно взаемодшть на дороз^ особливо в мютах. Але юнуе проблема неефективно! роботи шшохвдно! свплофорно! сигналiзацil, осквдьки юнуючи системи не враховують реально! штенсивносп шшохвдних та транспортних потоков, внаслвдок чого можливi ситуаци, коли забагато людей, яшм потрiбно перетнути пройну частину, виникають велик! скупчення. Практика показуе, що це може призводити до порушення деякими з них правил дорожнього руху та рухатись на заборонений сигнал. Одним зi способiв виршення ще! проблеми е розробка моделей спещальних шшохвдних свгтлофорних сигналiзацil, яш б могли враховувати потреби поточного шшохвдного потоку.
Ah^Í3 останшх дослщжень i публжацш Принципи оргашзацп руху пiшоходiв розглянуп в працях багатьох вчених: В.Е Бакупса, П.Г. Буп, М.Б. Афанасьева, Г.1. Клинковштейна, Ю.А. Кременця, Ю.А. Ставничого, Ю.Д. Шелкова, А.Г. Романова, P.M. Пир, В.В. Сшьянова, В.В. Шештокаса, В.П. Славич та ш. [1-5]. У цих роботах викладеш основш положення теори руху транспортних i шшохвдних потошв.
Формулювання мети дослщження
Метою роботи е розробка моделi штелектуально! системи управлшня шшохвдним потоком, здатно! працювати в двох спещальних режимах, перший з яких е повшстю автоматичним, а другий працюе в режимi «за викликом», що враховують поточш штенсивносп шшохвдного та автомоб№ного потоков.
Викладення основного матерiалу дослщження
Система управлшня свилофорно! сигналiзацil J працюе у двох режимах J = J1 U J2, де Ji - режим "жорсткого" регулювання свiтлофором; J2 - режим управлшня за викликом;
Створимо функцп, яка визначае штенсивносп в залежносп ввд часу Nmi(t), Nm2(t), Nai(t), Na2(t), як1 будуть подаватися у виглядi табл. 1.
Таблиця 1
Залежносп iнтенсивностей вщ поточного часу
t [ti; t2) [t2; ts) [ts; t4) [tk-i; tk)
Nml(t) nm1i nm12 nm13 nm1k
Nm2(t) nm2i nm22 nm23 nm2k
Nal(t) Па11 Па12 na13 na1k
Na2(t) Па21 Па22 na23 na2k
Зввдси можна створити функщю, яка буде визначати режим роботи свгтлофора в залежностi ввд
iнтенсивностi, яка у свою чергу залежить ввд часу. Отже, аргументом функцп F буде виступати час.
F(t) = J якщо Nmi(t) + Nm2(t) > Ncrit ( ) {J2, якщо Nmi(t) + Nm2(t) < Ncrit,
де F(t) - функщя;
- мшмальне значения штенсивносп шшохщного потоку, при якому сам пот1к можна вважати високоштенсивним.
Ус1 параметри, як1 використовуеться при створенш математично! модел1 наведеш в табл. 2.
Таблиця 2
Параметри моделi
№ Позначення Назва Одиниця вим1ру
Вхвдш параметри
1 L Довжина переходу метри
2 S Ширина переходу метри
3 Г Юльшсть смуг -
4 Уп Середня швидшсть шшохода метри/секунду
5 Середня ширина шшохода метри
6 Середня швидшсть автомобшя метри/секунду
7 п1 Питома штенсившсть шшоход1в першого людей/секунду
8 п2 Питома штенсившсть шшоход1в другого потоку людей/секунду
9 "а Питома штенсившсть транспорту першого людей/секунду
10 П2 Питома штенсившсть транспорту другого людей/секунду
11 а Середня шльшсть людей в автомобш людей
12 А-1 Начальна кшьшсть шшоход1в першого потоку людей
13 Начальна кшьшсть шшоход1в першого потоку людей
14 А-1 Начальна кшьшсть транспорту першого потоку людей
15 ]{2 ка Начальна кшьшсть транспорту першого потоку людей
16 ктах Максимальна шльшсть шшоход1в для одного людей
17 1рг Час горшня промгжного сигналу секунди
Вихвдш параметри
18 Тш, Час горшня зеленого свила для шшоход1в секунда
19 Та, Час горшня зеленого свила для транспорту секунда
Спочатку знайдемо коефщент прюритетносп за формулою:
w = ■
а • г ^ + п?
-1 "а + ^ '
де w - коефщент прюритетносп.
Тривалють фаз свгглофора для "жорсткого" регулювання:
т =
V
+
к1
V
+
[а
+ 1,якщо | ^ ) Ф 0
V
+
[а
1
КШ,
,якЩо кШ1 >
V
+
ш
[а
,якщо | рр| ) = 0 + 1,якщо |кШ,)Ф0 ,якщо | р^) ф 0
,якЩо кШ1 <
L
I
L
V
Та =
V
+
на -г
а1 2
+ 1,якщо
2 -к!
Ч Ф 0
S
L — +
, якщо
2 •к!
, якщо к^. >
1
4 = 0
V
к2 - г
ка1 2
г
- 2
+ 1,якщо
2 • к2
L
а1 2
, якщо
Г
2 • к2
Ч Ф 0
Г
, якщо к^ <
Ч Ф 0
Тривалiсть фаз свiтлофора для регулювання "за викликом":
Т =
-+1рг+
*т
-[а
[а
L
Г + 1рг + т
(ктах к1т1
(ктах кт2
ктах I
■ I шах | л
+ 1,якщо | ^ ^ ) Ф 0
I ктах | „
,якЩо 1~рП = 0
3600 ---^
п ^
Пт1
< кт;
3600
Грг, якщокт( < нт
т — т^
Кшьккть пiшоходiв та транспорту пiсля зак1нчення пiшохiдного циклу "жорсткого" регулювання:
кх = кх +
х
"' • т 3600 т1
2s
1-1 „
• Т
3600 т1
>
0,якщо
"' . Т 3600 Тт
>
х = 1,2
Кшьшсть пiшоходiв та транспорту тсля заюнчення транспортного циклу "жорсткого" регулювання:
кх = кх +
3600
•Т
,х= 1,2
кх =
3600 •Та1
1-
2 • кх
якщо
3600 •Та1
>
> г • (1
0, якщо
п;
• Та
2^
х = 1,2
2 • ка.
а
[3600 ач 2 \ \ г Кiлькiсть пiшоходiв та транспорту тсля зашнчення пiшохiдного циклу регулювання "за викликом":
S
Г
г -
1
к
а
12
Г
V
V
к
L
Б
V
п
т2
V
х
S
п
т
х
п
V.
х
п
т
х
х
п
Г
п
2
Г
Г
k* =kX +
" • T
3600 mi
,x = 1,2
T — Нч-ш] — ll Vm
ш
3600
„x nm
T — lmi fe-Щ L
[-i vm
. [2S] .
3600
„x nm
nm fkmi —tail
3600 [a JJ
nm [«, —ЩЦ
3600 ta JJ
,якщо
,якщо
Ф 0
,x = 1,2
=0
Кшьшсть пiшоходiв та транспорту тсля зак1нчення транспортного циклу регулювання "за викликом":
= km,+
3600
■ • T
Ая
,x= 1,2
k* =
Ta. — ai [kXi-2] — i-—ll Va
r ■ 2 ■
3600
nx na
3600
Ta. — ai kai 2 r ■ 2 ■ S " va nX a Гк*. — ^ ai 2
3600 „x na 3600 r - 2
,якщо
2 •kí. ai
,якщо
2 •kíi
Ф 0
=0
Висновки
В роботi запропоновано управлiння пiшохiдними потоками за допомогою спещально! моделi свiтлофорного регулювання. При цьому в моделi управлiння використовуеться поеднання двох рiзних пiдходiв, в залежностi ввд завантаження дiлянки мереж та штенсивносп потоков. Розроблено математично обгрунтований варiант управлiння часом перемикання свгглофором i загальна структура комплексно! моделi управлшня шшохщними потоками мiста.
Список використаноТ лiтератури
1. Иносэ Х. Управление дорожным движением / Иносэ Х., Хамада Т.- М.: Транспорт, 1983. - 248 с.
2. Капитанов В.Т. Управление транспортными потоками в городах. М.: Транспорт / Капитанов В.Т., Хилажев Е.В. 1985. - 94 с.
3. Клинковштейн Г.И. Организация дорожного движения. Учебник для автомобильно-дорожных вузов и факультетов. - М.: Транспорт, 2001. - 192 с
4. Коноплянко В.И Организация и безопасность дорожного движения. М: Транспорт, 1991. - 183с.
5. Славич В.П. Модель визначення довжини черги транспортних засобiв при заданих параметрах свгглофорного регулювання // Проблеми шформацшних технологш. 2014. - №02(016). - С. 122-124.
References
1. Inose H. Traffic Management / Inose H., Hamada T. Moscow. Transport, 1983. 248 p.
2. Captains V.T. Traffic management in cities. Moscow. Transport / Kapitanov V.T., Khilazhev E.V. 1985.
94 p.
3. Klinkovshtein G.I. Traffic organization. Tutorial for automotive and road universities and faculties. -Moscow: Transport, 2001. 192 p.
4. Konoplyanko VI Organization and safety of road traffic. Moscow. Transport, 1991. 183p.
5. Slavich V.P. Model of the value of the transport system for the given parameters of light regulation // Problems of information technologies. 2014. - No. 02 (016). - pp. 122-124.
x
n
m
v.
X
n
m
k
X
m
X
n
a
r
r
