МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ НАЗЕМНЫХ ПЕШЕХОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ЭКОНОМИИ СРЕДСТВ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ НАЗЕМНЫХ ПЕШЕХОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ЭКОНОМИИ СРЕДСТВ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ

А.А. Ветрогон, канд. техн. наук, доцент М.Н. Крипак, канд. техн. наук, доцент Л.А. Кияшко, старший преподаватель М.В. Дружинина, мл. научный сотрудник Севастопольский государственный университет (Россия, г. Севастополь)

DOI:10.24412/2411-0450-2022-4-1-64-70

Аннотация. В статье рассмотрены проблемы моделирования организации пешеходных переходов на примере отдельного участка улично-дорожной сети города Севастополя. Выполнена оценка актуальности данной проблемы, проанализированы различные работы, посвященные исследованию пешеходных потоков в городах. Систематизированы основные технические решения, используемые для организации пешеходных переходов, рассмотрены основные средства моделирования движения на перекрестках. Выполнено исследование отдельно взятого участка, для чего произведены замеры интенсивностей движения автомобилей и пешеходов, разработана имитационная модель исследуемого перекрестка. Выбраны основные стратегии изменения схемы организации движения на перекрестке. Произведено последующее моделирование предложенных изменений с учетом возможного увеличения транспортного потока в часы пик. Выполнен сравнительный анализ полученных данных, сделаны выводы о целесообразности использования имитационного моделирования для решения подобных задач.

Ключевые слова: транспортные потоки, транспортное моделирование, организация дорожного движения, пешеходные переходы.

Постановка проблемы. Город Севастополь активно развивается, появляются новые микрорайоны и кварталы, примыкающие к более старым районам, имеющим объекты исторической застройки. В условиях роста транспортного потока в таких районах сложно подвергать модернизации дорожную транспортную сеть. Являясь центрами туристического притяжения, старые районы города также должны обладать правильно организованным пешеходным движением, т.к. плохо организованные пешеходные переходы не только ведут к заторам на дорогах, но и к дорожно-транспортным происшествиям, о чем свидетельствует статистика [1], показывающая рост основных показателей аварийности на регулируемых и нерегулируемых пешеходных переходах в городах, особенно в светлое время суток, в том числе из-за невыполнения пешеходами правил ПДД. Правильно организованное пешеходное движение в условиях увели-

чения пешеходного потока является актуальной проблемой безопасности дорожного движения.

Анализ литературы. Исследованию пешеходных потоков в городах посвящены работы Р.М. Пиира, А.П. Ромма, А.Г. Романова, М.С. Фишельсона. Исследованиями в области моделирования городской среды являются труды как российских (В.М. Кислякова, В.В. Филипова), так и зарубежных авторов (M. Treiber, A. Hennecke, D. Helbing). В данных работах излагаются различные подходы к моделированию пешеходного движения.

Целью статьи являются оценка влияния организации пешеходного движения на пропускную способность отдельно взятого участка улично-дорожной сети с использованием средств имитационного моделирования.

Изложение основного материала.

1. Технические средства организации пешеходного движения

Анализируя зарубежный и отечественный опыт в области организации пешеходного движения, можно проследить тенденции как минимизации строительства дорогостоящих подземных пешеходных переходов, так и сокращения количества нерегулируемых пешеходных переходов. При этом для организации безопасного и регулируемого дорожного движения используются современные светотехнические, электронные и механические средства. Различные конструкции светодиодных светофоров, табло индикации времени действия сигнала светофора, светодиодные дистанционно-управляемые дорожные знаки, информационные табло, дорожные контроллеры позволяют повысить информативность для участников движения и уровень дорожной безопасности.

В местах, где позволяет историческая архитектура, устанавливают разного вида искусственные неровности, что приводит к снижению скорости автотранспортных средств перед таким препятствием и дает возможность пешеходу безопасно совершить переход. В целях снижения безопасности в темное время суток создаются «проекционные пешеходные переходы». Одним из эффективных способов оказалась проекционная разметка [2], создающая световой коридор, отвечающий требованиям стандарта [3].

Для решения задач изменения организации пешеходного движения различными техническими средствами рассмотрим варианты получения моделей пересечений.

2. Методология моделирования дорожного движения на пересечениях

Выделяется два основных методологических подхода для моделирования движения: эмпирический и аналитический. Эмпирический метод заключается в установлении регрессионных зависимостей по экспериментальным данным [4].

Суть аналитического метода заключается в установлении вида статистического распределения интервалов между транспортными средствами и дальнейшего применения методов теории вероятностей и теории случайных процессов для определения показателей эффективности организации движения пересечении. В качестве основного показателя эффективности организации движения на пересечениях в одном уровне авторы называют задержки транспортных средств, с учетом которых классифицируются уровни обслуживания. С этой целью авторами Поллажек (Pollaczek), Кинчин (Khintchine), Траутбек (Troutbeck), Хейдман (Heidemann) и Вег-ман (Wegmann) применялась теория массового обслуживания [5].

Различные программные продукты (CORSIM, Integration, Simtraffic, Paramics, VISSIM) используют при имитационном моделировании движения аналитические модели отдельных пересечений [6], что дает более точный расчет времени движения по отдельным участкам сети, возможность прогноза интенсивности движения, вероятности образования заторов, длины очередей транспортных средств.

Приведем пример создания модели участка улично-дорожной сети с пешеходным переходом с использованием программной среде PTV Vissim.

3. Имитационное моделирование пешеходного перехода

В качестве объекта исследования был выбран участок дороги с нерегулируемым пешеходным переходом и смежным Т-образным регулируемым пересечением проспекта Героев Сталинграда и Античного проспекта в г. Севастополе. Расположение средств организации дорожного движения, а также фрагмент карты [7] с расположением исследуемого объекта показаны на рисунке 1.

Транспортные потоки, пересекающие рассматриваемый пешеходный переход, приходят с двух направлений: с проспекта Героев Сталинграда и с площади Комбата Неустроева. Особенностью данного участка является то, что в летний период, в связи с близким расположением городского пляжа «Омега», на данном пешеходный переходе наблюдается большой поток пешеходов в обоих направлениях, что в ве-

черние часы пик создает заторы со стороны площади комбата Неустроева.

Для сбора данных для последующего моделирования пересечения была произведена видеосъемка исследуемого участка с последующим анализом результатов замеров. Сбор данных производился в течении пяти рабочих дней недели по часам суток в соответствии со схемой потоков (рис. 2).

Рис. 2. Маршруты движения транспортных средств на рассматриваемом участке

В результате замеров всех входящих потоков, были определены часы максимальной загруженности данного участка дороги. Исходя из полученных данных, временным интервалом с максимальной интенсивностью являются промежутки времени с 8:00 до 9:00 и с 17:00 до 19:00.

Данные по средним интенсивностям потоков с проспекта Героев Сталинграда (направление 1) и с площади Комбата Неустроева (направление 2) в выбранных промежутках времени представлены в виде графиков на рисунке 3.

Рис. 3. Результаты замеров интенсивности входящих потоков по рабочим дням недели:

a) утро; Ь) вечер

Для последующего моделирования были взяты средние и максимальные значения интенсивностей входящих потоков

транспорта. Данные для каждого направления представлены в виде диаграммы на рисунке 4.

а

н

р

о

п

о

н а

£ а

и о Í-

о

п

л í-

о о

н в и

о

н

е

н

н

з000

2500

2000

1500

1000

500

□ Средние значения

Направление

□ Максимальные значения

Рис. 4. Интенсивность входящих потоков по результатам замеров. Средняя и максимальная

Также по результатам произведенных замеров были получены данные по распределению потока по направлениям в со-

ответствии со схемой маршрутов, представленной на рисунке 2. Результаты сведены в таблицу 1.

0

1

2

з

Таблица 1. Распределение потока по направлениям

Направление Распределение. Средние значения, % Интенсивность. Средние значения, авт/час Интенсивность. Максимальные значения, авт/час

№ Маршрут

1 1.1 10% 1230 1350

1.2 40%

1.3 50%

2 2.1 45% 430 700

2.2 10%

2.3 45%

3 3.1 80% 584 732

3.2 7%

3.3 3%

Для анализа транспортной ситуации на исследуемом участке в программе для микромоделирования дорожного движения РТУ Vissim [8] была построена транспортная модель перекрестка, расположенного на пересечении Античного проспекта и проспекта Героев Сталинграда в г. Севастополе. Первым этапом построения модели является создание отрезков, имитирующих проезжую часть с учетом ширины и количества полос движения. Затем для конфликтных зон устанавливаются приоритеты проезда транспортных средств. Далее для каждого направления движения создаются статические потоки (рис. 5). Распределение входящего потока по статическим маршрутам было задано в соот-

ветствии с таблицей 1. Также был смоделирован нерегулируемый наземный пешеходный переход.

Для измерения параметров движения в рассмотренном программном продукте используются специальные счетчики времени. Данные счётчики мы расположили на участках дорог, примыкающих к исследуемому пересечению таким образом, чтобы конечная точка измерительного отрезка располагалась перед разделением потока транспорта по статическим маршрутам.

В результате моделирования перекрестка была получена имитационная модель перекрестка (рис. 5), дающая возможность оценить изменения в пропускной способности перекрестка.

Рис. 5. Результаты моделирования транспортной ситуации при существующей организации дорожного движения

Для совершенствования организации движения на перекрестке можно предложить следующие возможные мероприятия: - установка регулируемого пешеходного перехода с фиксированными фазами (рис. 6);

На рисунке 6 первые три группы сигналов соответствуют существующей схеме ОДД. Четвертая и пятая группы относятся к проектному решению - светофору на пешеходном переходе.

Для сравнения существующей и проектной схемы было произведено измерение среднего времени проезда перекрестка. Измерения производились в три этапа. Исходными данными первого этапа были входящие потоки по результатам измерений (средние значения), исходными дан-

Выводы. Имитационное моделирование позволяет увидеть все возможные вариации проектирования дорожно-транспортной сети до ее реконструкции. Позво-

- установка светофора, оборудованного специальными кнопками и табло вызова пешехода (ТВП).

ными второго и третьего этапа - те же значения, увеличенные на 10% и 20% соответственно, для учета возможного увеличения количества как проезжающего транспорта, так и пешеходов.

Результаты моделирования (табл. 2) показывают, как меняется ситуация на исследуемом участке при упорядочивании движения пешеходов через пешеходный переход, что особенно актуально в вечерний час пик, совпадающий с временем массового ухода с пляжа.

ляет выявить положительные и отрицательные стороны в связи с перепланировкой дорожной сети городов без значительных денежных и временных затрат.

Рис. 6. Сигнальный план светофорной установки

Таблица 2. Результаты моделирования. Среднее время проезда перекрестка

Направление Среднее время в пути, с

Замеры +10% +20%

исходная схема ОДД

1 8,7 20,0 70,5

2 7,7 8,0 8,8

3 79,3 107,7 98,8

проектная схема ОДД

1 10,1 9,2 23,4

2 8,3 15,2 18,8

3 23,6 15,1 30,3

Библиографический список

1. Дорожно-транспортная аварийность в Российской Федерации за 9 месяцев 2021 года. Информационно-аналитический обзор. - М.: ФКУ «НЦ БДД МВД России», 2021. - 39 с.

2. Проекционный пешеходной переход. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://gobo-store.ru/zebra?yclid=6214287198014462635 (Дата обращения 15.02.2022).

3. ГОСТ Р 51256-2018 «Технические средства организации дорожного движения, разметка дорожная, классификация, технические требования». - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200158480 (Дата обращения 25.02.2022)

4. Наумова Н.А., Данович Л.М., Карачанская Т.А. Аналитическая модель движения автотранспортных средств на кольцевых пересечениях // Фундаментальные исследования. -2016. - № 6-1. - С. 94-97.

5. Homburger W.S., Hall J.W., William R.R., Edward C.S., Michelle D., Loretta H., John J.L., Matthew R., Vernon H.W. (2007). Fundamentals of traffic engineering. University of California, Berkeley, Institute of Transportation Studies

6. Kesting A., Treiber M., Helbing D. Agents for Traffic Simulation//Multi-Agent Systems: Simulation and Applications, Chapter 11, 2008. - P. 325-356.

7. Яндекс. Карты, Яндекс-Пробки. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://yandex.fr/maps/-/CCUBRPHEXC (дата обращения: 04.05.2016.)

8. Шатов И.А. Муравьева Н.А. Использование программного комплекса PTV VISSIM для анализа эффективности внедрения кругового движения // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. - Воронеж: Изд-во Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г.Ф. Морозова, 2016. - Т. 3. - С. 336-340.

MODELING THE ORGANIZATION OF GROUND PEDESTRIAN CROSSINGS AS

AN EFFECTIVE ELEMENT OF COST SAVINGS IN THE RECONSTRUCTION OF

THE ROAD TRANSPORT NETWORK

A.A. Vetrogon, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

M.N. Kripak, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

L.A. Kiyashko, Senior Lecturer

M.V. DruzhininH, Junior Researcher

Sevastopol State University

(Russia, Sevastopol)

Abstract. The article deals with the problems of modeling the organization of pedestrian crossings on the example of a separate section of the street and road network of the city of Sevastopol. The relevance of this problem is assessed, various works devoted to the study of pedestrian flows in cities are analyzed. The main technical solutions used for the organization of pedestrian crossings are systematized, the main means of modeling traffic at intersections are considered. A study of a single section was carried out, for which measurements of the traffic intensities of cars and pedestrians were made, a simulation model of the intersection under study was developed. The main strategies for changing the traffic management scheme at the intersection are selected. Subsequent modeling of the proposed changes was carried out taking into account the possible increase in traffic flow during peak hours. A comparative analysis of the data obtained was carried out, conclusions were drawn about the feasibility of using simulation modeling to solve such problems.

Keywords: traffic flows, transport modeling, traffic management, pedestrian crossings.