CC BY
62
УДК 621.863.2
ПРИМЕНЕНИЕ КОНТУРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
В ГОРОДЕ ПОЛТАВА
Н.С. Чернобаев, ассистент, ХНАДУ
Аннотация. Рассматривается вопрос повышения эффективности управления дорожным движением в городе Полтава путем применения контурного метода управления для обеспечения оптимального режима движения автотранспортных средств на улично-дорожной сети города.
Ключевые слова: автомобильный транспорт, улично-дорожная сеть, транспортные средства, организация дорожного движения, транспортный поток, контурное управление движением.
ЗАСТОСУВАННЯ КОНТУРНОГО УПРАВЛ1ННЯ ДОРОЖН1М РУХОМ
У М1СТ1 ПОЛТАВА
М.С. Чернобаев, асистент, ХНАДУ
Анотаця. Розглядаеться питання тдвищення ефективност1 управлтня дорожмм рухом у ми ст1 Полтава шляхом застосування контурного методу управлтня для забезпечення оптимального режиму руху автотранспортних засоб1в на вулично-дорожмй мереж1 м1ста.
Ключов1 слова: автомобыьний транспорт, вулично-дорожня мережа, транспортм засоби, оргатзащя дорожнього руху, транспортний пот1к, контурне управлтня рухом.
APPLYING OF CONTOUR TRAFFIC CONTROL IN POLTAVA
N. Chernobayev, assistant, KhNAHU
Abstract. Effectiveness increase of traffic control in Poltava by means of contour control mode design for ensuring of vehicle best performance on the network the city streets is considered.
Key words: automobile transport, road network, traffic management, transport flow, contour control mode.
Введение
За последнее десятилетие в Украине существенно возросло количество легкового транспорта. Увеличение интенсивности транспортных потоков на улично-дорожной сети (УДС) городов привело к возникновению заторов на основных магистралях города в часы пик, затруднению движения пешеходов и увеличению количества дорожно-транспортных происшествий.
В настоящее время остро стоит проблема управления транспортными потоками в городах. Постоянное изменение дорожно-транспортной ситуации на УДС города требует
непрерывного совершенствования методов управления дорожным движением.
Уровень загрузки основных магистралей города Полтавы превышает допустимые нормы, перегоны магистралей характеризуются низким уровнем обслуживания. Применение локального управления движением на перекрестках основных магистралей города не дает возможности повысить пропускную способность существующей улично-дорож-ной сети. Исторически сложившаяся планировка города не позволяет существенно расширить магистральные улицы и, таким образом, увеличить пропускную способность
УДС.
Введение контурного управления на УДС города Полтавы обеспечит равномерное движение на основных магистралях города, что позволит повысить уровень обслуживания на исследуемом контуре УДС [1].
Цель и постановка задачи
Целью нашего исследования является повышение эффективности управления дорожным движением путем применения метода контурного управления на примере города Полтавы.
Описание контурного управления
Нами предложено решение задачи координации работы светофорных устройств на улич-но-дорожной сети города путем выравнивания скорости движения транспортных средств по основным улицам города. Для этого разработана имитационная модель координации работы светофорных устройств на сети с целью организации равномерного движения АТС по отдельным магистралям, объединенным в улично-дорожную сеть [1].
Разработанная модель предназначена для определения параметров управления и позволяет воспроизвести динамику дорожного движения по улично-дорожной сети города. Задача управления дорожным движением определена как выравнивание скорости на смежных перегонах УДС с расчетом управляющих параметров светофорного регулирования на всех перекрестках транспортной сети города.
Исходными данными при работе с моделью являются:
n - количество перекрестков УДС; m - количество перегонов УДС; Xk, Yk - координаты k -го перекрестка на плоскости, к = 1...n ;
LEWk, LNSk - линейные размеры перекрестка
по горизонтали (с востока на запад) и вертикали (с севера на юг);
Nk - матрица интенсивности транспортных потоков на перекрестке;
Nk =
Nm Nk12 Nk13 Nk14
Nk 21 Nk 22 Nk 23 Nk 24
Nk 31 Nk 32 Nk 33 Nk 34
Nk 41 Nk 42 Nk 34 Nk 44
(1)
где - интенсивность потока, движущегося на к-м перекрестке от въезда / к въезду у; к = 1...П, у = 1..4 ; 1С —С, 1С_Сн - количество
полос движения на перегоне в обоих направлениях; Уь , Уь с —С - базовые скорости
Сн —С к к н
движения транспортных средств на перегоне УДС.
Требуемые исходные параметры были определены для контура улично-дорожной сети города Полтавы, ограниченного улицами Калинина, Фрунзе, Октябрьской, Маршала Бирюзова и Половка.
Данные были получены нами в органах государственной автомобильной инспекции г. Полтавы. Уточнение значений параметров проводилось путем натурных обследований в тех местах, где этого требовало изменение схемы организации дорожного движения с момента проведения обследования органами ГАИ.
Карта исследуемого контура улично-дорож-ной сети представлена на рис. 1. Схема объекта управления включает 43 перекрестка, которые объединены магистральными улицами, и представлена на рис. 2.
Моделирование проводилось в программном комплексе «Контур», который основывается на имитационной модели контурного управления дорожным движением [1-3].
Интерфейсные окна программы позволяют ввести необходимые исходные данные, характеризующие перекрестки и перегоны исследуемого контура УДС сети (рис. 3, 4).
Результаты моделирования представляются в виде электронной таблицы в форме «Список перекрестков» (рис. 5).
Результаты содержат основные управляющие параметры контурного управления: сдвиг фаз светофорного регулирования, баланс разрешающих сигналов, параметры светофорного регулирования для каждого из перекрестков исследуемого контура УДС города.
В результате моделирования определены рекомендуемые скорости движения для каждого перегона контура УДС, их значение варьируется в пределах 40-60 км/ч.
Рис. 1. Карта улично-дорожной сети города Полтавы
/
с
21 £
-21-Ц_____/
»'■ в.тти.рши.
&
// \
\
'V
'.¿-■л
1-
щ
й
X
ч, - ^-„л-да" V \
ь
/
I в
■
Р
л—
■уи Е1ШПП
.Л
\
Рис. 2. Схема исследуемой улично-дорожной сети города Полтавы
Редактирование перегона
Перегон 19
Название Длина: Начало:
Обратное направление
Полос:
Интенсивность:
Г
Прямое направление Полос:
490
Интенсивность:
401
Скорость 55.2 км/ч
Скорость 55.6 км/ч
Критерий: 42.541
ОК
Закрыть
вул. Рози Люксембург
661.6 Коэффициент кривизны: 1.000
17-4 [Г] Конец: [~] 05-2
Рис. 3. Интерфейс ввода данных «Редактирование перегона»
Рис. 4. Интерфейс ввода данных «Перекресток»
.^Список перекрестков
Координаты Сдвиг баланс И м 12 (N1 13 (Е) 14(6) 15игп 113-1п-124-1п Т V/ А]
э N 49* 35' 07.15" Е 34"'33.04' 02.52" 0.52 } 00 867 732 0 240 1838 40-3-40 3 96 ?1
10 N 49* 35' 11.82" Е 34*33.12' 07.35" 0.77 0.00 314 581 61 843 1788 7-3-73-3. 86 48
11 N 49* 35' 1*3.31" Е 34*33 15' 08.35" 0.32 0 86 237 211 792 742 2042 50-3-30-3 96 8.1
12 N 49" 35' 31.88" Е 34-32.75'45.29" 0.00 0.00 485 128 426 28 1067 7-3-.73-3 86 11.2
13. N 49" 35' 37.40" Е 34Г32.56' 33.34" 0.68 0.65 762 308 289 635 2014 48-3-3^-3 86 7.8
14 N 49" 35' 25.21" Е 34?'32 41'24.60" 0.11 0 00 0 603 660 563 1826 40-3-40'3 96 8.8
15 N 49" 35' 16.66" Е 34" 32.34' 20.26" 0.40 0.41 422 555 0 533 1510 34-3-46-3 86 4.5 д
16 N 49" 35' 03.37" Е 34" 32.27'15 87" 0.87 0 31 23 534 101 521 1178 27-3-53-3 96 2.3
17 N 49" 34' 43.38" Е 34" 32.24'14.23" 0.00 0.76 68 433 0 480 832 57-3-23-3 86 81
18 N 49" 35' 46.06" Е 34*32.23' 14 05" 0.18 0.28 887 0 990 0 1877 27-3-53-3 96 123
18 N 49" 35' 58.32" Е 34" 31.82' 48.38" 0.54 0 00 651 613 1001 186 2451 13-3-67-3 86 17.5
20 N 49" 36' 07.73" Е 34"'31.81' 48.80" 0.77 0.73 204 400 0 568 1172 56-3-24-9 86 6.8
21 N 49" 35' 58.11" Е 34" 31.22'13.36" 0.17 0.00 807 601 863 0 2371 18-3-62-3 86 15.2
22 N 49" 35' 53.36" Е 34" 30 60' 35.79" 0.83 0 00 862 93 344 128 1827 73,73-3 86 17.8
23 Н 49" 35' 58.44" Е 34" 30.20'12,22" 0.38 0.00 872 23 959 0 1754 7-3-73-3 8ь 18.1
24 N 49" 35' 50.78" Е 34" 29 57' 34.23" 0.15 0 21 0 0 842 863 1711 22-3,58-3 86 6.8
25 N 49" 35'58.33" Е 34" 29 80' 47.84" 0.82 0.88 0 0 771 640 1411 62-3-18-3 86 5.4
26 N 49" 35' 25.76" Е 34" 28.54' 32:55" 0.26 0.47 286 783 604 822 2505 37:3-43-3 86 8.8
27 N 49" 35' 08.68" Е 34" 28.54' 32.59" 0.05 0 07 0 902 0 812 1614 12-3-.68-3 86 0.5
28 N 49" 34'53:35" Е 34" 28. БЛ1:31.74" 0.31 0.40 141 776 0 788 1706 -33-3,47-3 86 4.3 -
Редактировать перекресток Закрыть
Рис. 5. Интерфейс вывода данных «Список перекрестков»
Для оценки условий движения на магистралях исследуемого контура улично-дорожной сети города Полтавы применяется параметр шум ускорения [4].
Расчетное соотношение для искомого параметра, шума ускорения, определяется формулой (2)
=
АУ2 Т п V - V
—-ъА - У-У0, (2)
t о А( t
отрезок времени, с, в течение которого происходило изменение скорости на величину АУ. Рекомендуется принимать Аt = 1с ; Т -продолжительность измерений, с; п - число зафиксированных измерений скорости АУ на отрезке; У0 - скорость на входе в исследуемый участок, м/с; У1 - скорость на выходе из исследуемого участка, м/с.
При оценке условий движения по параметру шум ускорения руководствуемся следующими значениями:
где АУ - изменение скорости на некоторую абсолютную величину, например, 1м/с; Аt -
са < 0,25 м/с2 - благоприятные условия движения; 0,25 <са < 0,45 м/с2 - удовлетворительные условия движения; са > 0,45 м/с2 -сложные условия.
В основу метода управления положен принцип равенства скоростей на соседних перегонах магистрали, что приводит к установлению равномерного режима движения. Мы учитываем случайные возмущения в виде отдельных автотранспортных средств, нарушающих скоростной режим движения и не придерживающихся рекомендуемой скорости движения по перегону. Предполагаем, что количество недисциплинированных водителей не превысит 5 % от общей интенсивности транспортного потока, и это не окажет существенного воздействия на режим движения по контуру улично-дорожной сети города Полтавы. Таким образом, расчетное значение параметра шума ускорения после введения предложенного контурного управления находиться в интервале до 0,25 м/с2 и характеризует благоприятные условия движения.
Выводы
Апробация метода контурного управления была проведена на улично-дорожной сети города Полтавы. Для определения управляющих параметров процесса движения транспортных потоков применена компьютерная модель «Контур» и показана адекватность предложенной модели на исследуемом участке улично-дорожной сети.
Предложенный алгоритм управления на контуре улично-дорожной сети города дает возможность применить модель определения управляющих параметров в составе автоматизированной системы управления дорожным движением, что обеспечит равномерное движение по основным магистралям города.
Литература
1. Чернобаев Н.С. К вопросу управления
транспортными потоками по улично-до-рожной сети города / Н.С. Чернобаев // Автомобильный транспорт : сб. научн. тр. - Харьков : ХНАДУ. - 2009. - Вып. 25. - С. 103-106.
2. Абрамова Л.С. Программная среда коорди-
нированного управления транспортными потоками / Л.С. Абрамова, Н.С. Чернобаев // Вюник Д1АТ. ЮрСервис. -2008. - №1. - С. 22-25.
3. Чернобаев Н.С. Контурное управление до-
рожным движением в городах / Н.С. Чер-нобаев // Компьютерное моделирование в наукоёмких технологиях : тр. научно-техн. конфю с междунар. участием Харьк. нац. ун-та имени В. Н. Карази-на, 18-21 мая 2010 г. - Харьков. - Ч. 2. -С.273-276.
4. Абрамова Л.С. Обоснование выбора пока-
зателей эффективности контурного управления дорожным движением / Л.С. Абрамова, Н.С. Чернобаев // ВосточноЕвропейский журнал передовых технологий. - 2010. - 4/3 (46). - С. 58-61.
Рецензент: Е.В. Нагорный, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 1 июля 2010 г.
