О теоретических принципах разработки оптимальных схем организации и управления дорожным движением (на примере г. Краснодара) Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Траектория ^ Момент

С Реакция в шкентеле ^ Ток

Г" Частота вращения

Бег касИк!

S kachkoi

S regulirovaniem

Результаты расчета

[✓Без качки W Без регулирования W С регулированием

Назад Рассчитать Построить Закрыть

Рис. 5. Токи двигателей

На основе разработанных математических моделей для нескольких пар взаимодействующих судов были определены коэффициенты ПИД-регулятора, позволяющие получить оптимальные показатели процесса переноса груза.

Для подтверждения адекватности разработанных математических моделей реальному процессу проведен сравнительный анализ диаграмм, представленных в работе [3], и результатов расчетов моделей для аналогичных условий (за исключением случая работы с ПЧ), который показал достаточно высокое совпадение результатов. Для более полного исследования адекватности математических моделей необходимо прове-

дение натурных испытаний или испытаний на физической модели.

Литература

1. Рябцев М.Г., Романенко Н.Г. Автоматизированная система передачи грузов взаимодействующих судов в условиях моря // Судостроение. 1988. № 2.

2. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004611750 «Модель грузового устройства (ModelGSU 04.1)», Реестр программ для ЭВМ, 26 июля 2004 г.

3. Чаплыгин Ф.Т. Работа грузоподъемных устройств в условиях промысла. Л., 1982.

18 февраля 2005 г.

Астраханский государственный технический университет

УДК 656.135.073

О ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПРИНЦИПАХ РАЗРАБОТКИ ОПТИМАЛЬНЫХ СХЕМ ОРГАНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ

(на примере г. Краснодара)

© 2005 г. К.Х. Нехай, В.Г. Живоглядов

В условиях резкого роста численности автопарка адекватно повышается спрос на дорожные услуги, как в количественном, так и качественном аспектах. Роль дорог возрастает.

Дорожная сеть это, по сути, топография дорожного движения города, края, области и наоборот. Дорожное движение можно воспринимать как следствие реализации принципов формирования и взаимо-

действия транспортных и пешеходных потоков (ТИП). И когда топография образования ТИП адекватна структуре дорожной сети населенных пунктов и их потенциалам (но не более), тогда протекание процессов ее функционирования не будет иметь сбоев в виде заторовых ситуаций, в частности, при исследовании структуры дорожной сети г. Краснодара установлено, что она не отвечает изложенным выше принципам. Здесь спрос на дорожные услуги превышает предложения. Реконструкция улиц и освоение городской территории осуществляется с отклонением от Генплана и с нарушением требований нормативов градостроительства, не дифференцированное размещение производства и жилых зон, наличие улиц с незначительной длиной, из которых составляются маршруты движения, не позволяют достичь нормативной оптимальности как в перевозках грузов, пассажиров, так и в организации дорожного движения. Соотношение динамики застроенных территорий и суммарной интенсивности движения в городе показаны в таблице и на рис. 1, 2.

Сравнение данных динамики динамического габарита по четырем методам

Скорость, км/ч Динамический габарит, м

по методу (1) по методу (2) [2] [3]

40 50 50 22 29

60 76 76 43 49

80 101 101 89 73

100 126 126 190 102

120 151 151 414 136

Примечание. Формулы (1) и (2) см. ниже

Nx104

40

30 20 10

1954 1964 1974 1984 1994 2004 2014 2024 2034 2044 2054 Годы

Рис. 1. Динамика численности автопарка в г. Краснодаре по годам

Дорожная сеть и степень ее достаточности. Значительный недостаток полос движения и площадок для кратковременного хранения автомобилей является основной причиной продолжительных и в больших размерах заторовых ситуаций, очаговой аварийности, как на автодорогах, так и в населенных пунктах. Если средняя скорость движения за пределами города Краснодара 80-90 км/ч, то на улицах в пиковые периоды, соединяющих эти дороги в пределах города, она снижается до 6 км/ч, т.е. в 13-15 раз меньше от загородных скоростей. А это соответст-

венно в 13-15 раз больше потребует времени на преодоление километра пути, во столько же раз больше топлива на преодоление этого пути, и, наконец, во столько же раз больше выбрасывается отработавших газов, вредных как для человека, так и его окружения. Такая низкая скорость движения в часы «пик» является следствием высокой концентрации автомобилей, т. е. плотности транспортных потоков на улицах (150 ТЕ/км), близкой к затору и, соответственно, недостатка (около 50 % от имеющихся) полос движения, а также поочередного пропуска автомобилей на перекрестках (регулируемых, нерегулируемых). Как известно возникшая проблема с достаточностью полос движения стала следствием отставания развития дорожных сетей от интенсивности автомобилизации. Если в 1954 г. интенсивность автомобилизации, допустим, в г. Краснодаре составляла в среднем = 3 ТЕ/день =1090 ТЕ/год, то в 2003 г. - 12,1 ТЕ/день = 4580 ТЕ/год, т.е. в = 4,2 раза больше, нежели это имело место в 1954г. (см. рис. 1). При сохранении этой тенденции роста интенсивности автомобилизации в Краснодаре в 2054 г. будет 480000, т.е. около 0,5 млн автомобилей, что на 91 % больше по сравнению с 2004 г.

Развитие дорожной сети здесь находилось в состоянии застоя. Если в 1950 гг. была проблема с качественным состоянием дорог, и тогда предъявляется невысокий уровень спроса на качество дорожных услуг, то в 2004 г. обеспеченность полосами движения составляет лишь 50,5 % (т.е. имеется 3814 км полос, а требуется на функционируемый поток 7546 км). Недостает 49,5 % (3732 км полос движения) в условиях регулируемого движения. Расчет осуществляется на верхнем пределе экстремума по методологии [1]

Исследование методов расчета пропускной способности и динамического габарита. Формула расчета пропускной способности Р [2], на базе которой строятся схемы организации и управления дорожным движением (О и УДД) не отвечает требованиям размерности:

Р = 1000V/S, км / с-м = 1/с,

где V - скорость потока, км/ч; S - динамический габарит транспортного средства при соответствующей скорости, м [2].

Но в этой формуле логика имеется, здесь динамический габарит должен иметь размерность S - м/ТЕ.

S = /оеУ/25'2 + 4, [2], м - б/р + = м,

где /0 - дистанция безопасности между остановившимися транспортными средствами, м; /а - длина расчетного транспортного средства, м; е = 2,719 [2].

Другим исследователем динамический габарит Ьа [3] определяется как

Ld =

(tr + tc )V K V2

-+ L + l Г

3,6 254( f ± i) м = с-м/с + м2с2/ + м + м,

2

где ^ - реакция водителя, с; ^ - время запаздывания срабатывания тормозной системы, с; /- коэффициент сцепления, / - уклон.

По нашему мнению, пропускная способность полосы движения X тахф на перегоне зависит от временного Тф или пространственного Ьа интервалов между передними бамперами при проезде фиксированного сечения на проезжей части, другими авторами называемого «динамическим габаритом», с/ТЕ или м/ТЕ:

X тиф = Щк, ТЕ/с; X тахД = 3600/тф, ТЕ/ч;

X

maxjk

= V/Ld, ТЕ/с; ТЕ/ч

где X тгф - это максимальная интенсивность движения и соответственно пропускная способность к-полосы движения на проезжей части ф-направления; ф -скорость движения, км/ч, м/с; Тф - временной интервал, с/ТЕ; Ьа - пространственный интервал между передними бамперами.

На магистралях регулируемого движения величина X таф зависит от длительности цикла светофорного регулирования С и ф [1]:

X

maxjk

_ tзел 3600

т /kC

ТЕ/ч,

&

ю й

1-е

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100

3 -

/

}

( 2 .

1

ъ

0 20 40 60 80 100 120 140 Скорость, км/ч

Рис. 2. Сравнение данных динамики динамического габарита по четырем методам

где tзел - длительность разрешающего такта, с; С - длительность цикла, с. На скоростной дороге

Тф = 3600А, таф или Тф = = 1Мф , с/ТЕ; Ld = ИЬ тахфк, к/ТЕ . На магистрали регулируемого движения

с/ТЕ =

(1)

т jk=

Ld =

tзел 3600 X С

max jk

V т /kC

с * с

мхсхс

ТЕ * с м

ТЕ '

I = Ж Ьа / 1000, км

Для магистрали регулируемого движения методу В.Г. Живоглядова и О.Н. Бахтиной)

L =

VN тС

t зел 1000

(3) (по

(4)

В условиях L <

VN тС

t зел 1000

или L < N-Ld повышается

, (2). tзeл схТЕхс ТЕ

Нами исследованы формулы из работ [2, 3] и наши (1) и (2), результаты которых сведены в таблице и на рис. 2.

Методы (1) и (2), по нашему мнению, дали лучшие результаты, нежели [2, 3]. Зная количество автотранспортных средств и формулы (1) или (2), можно определить требуемую протяженность полос движения и соответственно дорожной сети, как в продольном, так и в поперечном сечениях:

Для скоростной дороги

плотность потока, снижается соответственно скорость движения и приближается к заторовому состоянию. Посредством приведенных здесь уравнений можно определить достаточность и недостаточность полос движения при любых режимах движения в количественном аспекте, что по нашему мнению важно, когда в большинстве городов РФ возникают заторы в движении. Значение этих методов расчета достаточности и недостаточности полос движения в количественном аспекте позволит достовернее определять потенциалы сетей и спрос на них.

Литература

1. Живоглядов В.Г. Теория пропуска транспортных и пешеходных потоков. Ростов на Дону: ред. ж. "Изв. вузов. Сев.- Кав. регион", 2003.

2. Руководство по проектированию городских улиц и дорог / Центр. НИ и проектный институт по градостроительству Госгражданстроя. М., 1980.

3. Клинковшейн Г.И., Афанасьев М.Б. Организация дорожного движения: Учеб. для вузов: 5 изд., перераб. и доп. М., 2001.

Армавирский финансово-экономический институт

9 марта 2005 г.

км