Применение системы Ramp metering на двухуровневых развязках Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

раздел ii. транспорт

УДК 656.13

ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ RAMP METERING НА ДВУХУРОВНЕВЫХ РАЗВЯЗКАХ

А.Н. Новиков1, И.А. Новиков2, А.Г. Шевцова2', А.Г. Бурлуцкая2

10рловский государственный университет им. И.С. Тургенева,

г. Орел, Россия;

2Белгородский государственный технологический университет им. В.Г Шухова,

г. Белгород, Россия *[email protected]

АННОТАЦИЯ

Введение. Статья посвящена исследованию метода повышения пропускной способности на транспортных развязках, обеспечивающих въезд в города, на примере г. Белгорода путем внедрения системы светофорного регулирования Ramp metering. Исследованы 4 транспортные развязки на подъездах в областной центр, проведена оценка геометрических параметров съездов. На основании анализа геометрических параметров, расчетов параметров интенсивности и временных задержек выбран оптимальный участок для внедрения системы Ramp metering.

Методы и материалы. Основное внимание уделено использованию интеллектуальных транспортных систем при организации движения в города и городские агломерации. Применение данных систем на транспортных развязках позволяет минимизировать задержки транспортных средств, что является достаточно актуальным методом организации дорожного движения в пиковые периоды и способствует снижению аварийности за счет использования интеллектуального аппарата управления движением транспортных потоков.

Результаты. Авторами разработан подход к использованию интеллектуальных транспортных систем на въездных участках в города и городские агломерации с учетом изменения основных параметров транспортного потока и геометрических параметров транспортных развязок.

Заключение. Сделан вывод о необходимости использования интеллектуальных транспортных систем путем внедрения системы Ramp metering, а также исследования изменения основных параметров транспортного потока и геометрических характеристик городских транспортных развязок.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: организация дорожного движения, транспортная развязка, светофорное регулирование, Ramp metering, интенсивность.

© А.Н. Новиков, И.А. Новиков, А.Г. Шевцова, А.Г. Бурлуцкая

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

USE OF THE RAMP METERING SYSTEM AT TWO-LEVEL JUNCTIONS

A.N. Novikov1, I.A. Novikov2, A.G. Shevtsova2‘, A.G. Burlutskaya2

1Orel State University named after I. S, Turgeneva,

Orel, Russia

2Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhova,

Belgorod, Russia *[email protected]

ABSTRACT

Introduction. The paper describes the method of increasing the capacity of transport interchanges, providing entry into the city, on the example of Belgorod and through the introduction of traffic light control system - Ramp metering. The authors investigate 4 transport interchanges at the entrances to the regional center and evaluate geometric parameters of the congresses. Moreover, the authors select the optimal site for the implementation of the Ramp measuring system, basing on the analysis of geometric parameters and calculations of intensity parameters and time delays.

Methods and materials. The use of intelligent transport systems in cities and urban agglomerations traffic management allows minimizing vehicles delays and such method is quite topical for traffic organization at peak times and reduction of accidents through the use of intelligent machine control of the vehicle flows.

Results. The authors develop the approach to the intelligent transport systems’ usage at the entrance areas to the cities and urban agglomerations, which takes into account changes in the basic parameters of traffic flow and geometric parameters of transport interchanges.

Conclusion. As a result, it is necessary to use intelligent transport systems through the introduction of Ramp measuring system, as well as through the study of changes in the basic parameters of traffic flow and geometric characteristics of urban transport interchanges

KEYWORDS; traffic management, traffic interchange, traffic light regulation, Ramp metering, intensity

© A.N. Novikov, I.A. Novikov, A.G. Shevtsova, A.G. Burlutskaya

Content is available under the license Creative Commons Attribution 4.0 License.

ВВЕДЕНИЕ

Возникновение заторов на транспортных развязках при въездах в город является распространенной ситуацией, особенно в часы пик. Пропускная способность участков дорожной сети значительно уменьшается. Сегодня с целью улучшения транспортных процессов используются различного рода продукты моделирования и происходит внедрение интеллектуальных транспортных ситем1 2 [1, 2]. Необходимо осуществлять воздействие на транспортный поток, управляя съездами, при помощи технических средств организации движения (светофорное регулирование, дорожные знаки, ТПИ), с целью регулирования количества транспортных средств, въезжающих на автомагистраль или покидающих ее [3, 4].

Методы управления съездами призваны поддерживать баланс между пропускной способностью автомагистрали и спросом на нее путем поддержания оптимального функционирования автомагистрали. Управление съездами применяется в целях регулирования проезда по конкретной рампе, к примеру ввод частичного ограничения на проезд (по расписанию) или, возможно, постоянного ограничения. Данная мера регулирования в значительной мере снижает или даже в автомагистраль. С другой стороны, управление съездами обеспечивает плавное слияние потоков в конфликтных точках. Управление съездами влияет на характер движения транспортных средств, вливающихся в поток. Методы управления съездами используют для упорядочивания темпа, с которым автомобили въезжают на магистраль.

Различают 4 стратегии управления съездами:

- ограничение доступа на съезд: временный или постоянный;

- управление съездами при помощи светофорного объекта (Ramp metering) [5, 6, 7, 8];

- создание приоритетов движения особой группы автомобилей;

- организация управления очередями автотранспортных средств на рампе.

Стратегия светофорного управления съездами хорошо зарекомендовала себя на транспортных развязках и на въездах в города. Наличие светофорного объекта оптимально 1

поддерживает параметры движения на съезде для более плавного и беспрепятственного слияния потоков. Достигается это путем равномерно сменяющихся фаз регулирования и очередности пропуска транспортных средств со съезда. Регулирование съезда также обеспечивает разбивание плотных групп автотранспортных средств, которые приближаются к автостраде, на отдельные автомобили, позволяя тем самым избегать беспорядка в точках слияния.

Управление съездами при помощи светофорного объекта Ramp metering - «система контроля въезда на автостраду» - является эффективным методом организации дорожного движения во многих странах мира. Применяется данная система на двухуровневых развязках в условиях, когда менее интенсивный поток транспортных средств покидает по поворотному съезду одну магистраль и пытается вклиниться в движение на другой магистрали.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В Белгородской области уровень автомобилизации можно сравнить с уровнем Московской области (314 против 347)3, учитывая тот факт, что общая протяженность дорог в Белгородской области меньше в 3 раза4. На крупных городских магистралях в часы пик производительность улично-дорожной сети (УДС) значительно снижается на отдельных участках, такими участками, как правило, являются магистрали, ведущие из пригородных зон в центр города, где самый высокий спрос. В целях увеличения производительности дорожной сети на въезды в городах организовывают двухуровневые развязки с рамповыми съездами. С целью увеличения пропускной способности в г. Белгороде планируется внедрение системы Ramp metering на двухуровневых развязках при въездах в город.

На подъездах к областному центру имеются 4 двухуровневые транспортные развязки с улицами, ведущими в город (рисунок 1):

1) полноклеверная развязка в п. Разумное;

2) полноклеверная развязка в микрорайоне Новосадовый;

3) трубовидная развязка в п. Северный;

4) полноклеверная развязка на пересечении трассы М-2 Крым и безымянной дороги.

1 Витвицкий Е.Е. Моделирование транспортных процессов : учебное пособие. Омск, 2017.

2 Жанказиев С.В. Интеллектуальные транспортные системы : учебное пособие. М., 2016.

3 Официальный сайт ГИБДД. Режим доступа: http://stat.gibdd.ru/

4 Федеральная служба государственной статистики. Режим доступа: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/ rosstat/ru/statistics/enterprise/transport/

Терновьаг

Ерин

СЙ0

Г^ТрПГМИЛОВИЛ

СПИЛОМ

Дальння Меликово

rtf^MPHKi

Стрелецкое

Р«звязк* маге- п С№рннч

! Шщиичо

__ __ I

| О Нмомдвмя рмвлэ*»

^iapn. Белгород

Коли>

Пушк^рнае^ ^ fk г.

" “ ' ' ,1

JtAtMirt roaiSHj /

- ?М>.

Белгород

'{gr

ШСОЪВР

[jjlWertflft Игуи^ЧИ4

ястро^кчо

>c ST- - „ 9 4

Пекин EB KptfCHDP t \

И1 Дубовое ■ 1 1 Рагумы'1

^ , FYriMijc

on^two МЭЙСКЦЙ \ i T.

1 Лопань Hdbdfl Д*|>йВнЯ Тавро во Соломине ч 4 4

Бслокх»

Баграта* l

Крутой Лог

Псин

Нижний опьшацец

Рисунок 1 - Локализация исследуемых участков Figure 1 - Localization of the research areas

Для целесообразного внедрения предлагаемого метода организации движения Ramp metering на исследуемых участках в первую очередь необходимо оценить геометрические параметры рассматриваемых съездов и сравнить эти параметры с рекомендуемыми.

К основным геометрическим критериям относятся:

1) радиус кривизны поворота, м;

2) вместимость рампы, авт.;

3) протяженность дистанции разгона, м;

4) дистанция слияния потоков, м;

5) ширина проезжей части в точке слияния рампы и автомагистрали, м.

Рассмотрим геометрические параметры каждого из исследуемых участков. Развязка в п. Разумное сконструирована по типу клеверного листа (рисунок 2). Развязка в микрорайоне Новосадовый также имеет конфигурацию полного клеверного листа (рисунок 3).

Развязка в п. Разумное имеет 2 съезда, ведущих в город, на которых теоретически можно разместить светофорное регулирование. Ширина внешней рампы в точке слияния - 3,5 м, внутренней - 4,8 м. Кривизна съездов, ве-

дущих в сторону ул. Корочанская и далее в город: внешнего - 600 м, клеверного листа -50 м. Протяженность внешнего правоповоротного съезда составляет 470 м, а клеверного листа - 255 м. Это значит, что теоретически максимальное количество легковых автотранспортных средств, которые могут содержаться в пределах съезда, составляет 94 и 55 единиц соответственно. Протяженность дистанции разгона клеверного листа - 130 м, внешнего съезда - 200 м. Протяженность дистанции слияния внешнего съезда - 90 м, клеверного листа - 100.

Развязка в микрорайоне Новосадовый имеет 2 съезда, ведущих в город. Радиус кривизны клеверного листа составляет 50 м, длина окружности - 212 м. Таким образом, вместимость клеверного листа приблизительно 42 легковых автомобиля. Протяженность дистанции разгона на клеверном листе крайне мала - 33 м. Радиус кривизны внешнего съезда составляет примерно 1100 м, протяженность съезда - 576 м, следовательно, вместимость съезда будет 115 легковых автомобилей. Протяженность дистанции разгона составляет 75 м.

Рисунок 2 - Полноклеверная развязка в п. Разумное Figure 2 - Cloverleaf interchange in Razumnoe

Рисунок 4 - Трубовидная развязка в п. Северный Figure 4 - Tube junction in Severny

Ширина внешней рампы в точке слияния -4,6 м, внутренней - 4,8 м.

Третья развязка, ведущая в город, - трубовидная развязка в п. Северный (рисунок 4). Четвертая исследуемая транспортная развязка, обеспечивающая пересечение трассы М-2 и автомобильной дороги, ведущей в город, относится к развязкам клеверного типа (рисунок 5).

На развязке в п. Северный пересекаются четырехполосная шоссейная и двухполосная автодорога. В город ведёт один рамповый съезд. Его ширина составляет 3,6 м, радиус кривизны - 260 м, протяженность - 230 м. Данный участок обладает достаточно длинной дистанцией разгона - 200 м. Рампа способна

Рисунок 3 - Полноклеверная развязка в микрорайоне Новосадовый

Figure 3 - Cloverleaf junction in Novosadov district

Рисунок 5 - Клеверная развязка с трассой М-2

Figure 5 - Cloverleaf junction with the M-2 route

вместить приблизительно 46 автомобилей. В пределах съезда имеется пешеходный переход, но данный участок не характеризуется высоким пешеходным потоком. Рампа имеет ответвление, которое ведёт на парковку промышленного парка и далее, после окончания парковки дорога снова вливается в основной поток на трассу.

На клеверной развязке с трассой М-2 в город ведут два съезда. Радиус кривизны клеверного листа - 60 м, длина окружности -292 м. Клеверный лист способен содержать оче-редь из 58 автомобилей. Дистанция для раз-гона на выходе с рампы небольшая -всего около 40 м. Кривизна внешнего съезда состав-

ляет около 1000 м. Протяженность рампы -400 м, что позволяет вместить 80 легковых автомобилей. Протяженность дистанции разгона - около 200 м. Ширина внешней и внутренней рамп - 3,5 м.

Так как в Российской Федерации регулирование съездов методом Ramp metering не применяется, нормативных документов и требований к ней не существует. Воспользуемся рекомендациями и источниками зарубежных стран по геометрии рампы для комфортного слияния потоков.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Используя рекомендации зарубежных специалистов, входные рампы можно разделить на 2 вида: 1 - с конусообразной полосой слияния; 2 - с обустроенной параллельной переходно-скоростной полосой (рисунок 6) [9, 10, 11].

Согласно анализу зарубежных исследований, установлено, что к каждому типу вводных рамп предъявляются свои требования. Для реализации системы Ramp metering необходимыми для исследования характеристиками являются: ширина проезжей части, дистанция разгона, дистанция слияния потоков, радиус кривизны и протяженность рампы [5, 6, 7]. На основании рекомендованных показателей, по-

Рисунок 6 - Тип входных рамп: А - конусообразная;

В - параллельная

Figure 6 - Input ramp type: A - cone-shaped; B - parallel

лученных по результатам исследования профессора Mike McDonald [6], будет проводиться оценка пригодности исследуемых участков для реализации в их границах системы Ramp metering. Сведем геометрические характеристики и параметры рамп в таблицу 1 и сравним их с рекомендуемыми параметрами.

Таблица 1

Сравнение геометрических параметров рамп с рекомендуемыми

Table 1

Comparison of the geometric ramp parameters with the recommended ones

Транс- портная развязка Рассматриваемый съезд и его тип Характеристики

Ширина проезжей части, м Дистанция разгона, м Дистанция слияния потоков, м Радиус кривизны, м Протяженность рампы, м

Рекомендуемые

4,8/3,6 60-200 90-150 >300 -

П. Разумное Внешний конусообразный 3,5 200 90 600 470

Внутренний параллельный 4,8 130 100 50 255

Мкр. Новоса- довый Внешний конусообразный 4,6 75 - 1100 576

Внутренний конусообразный 4,5 33 - 50 212

П. Северный Внешний параллельный 3,6 200 150 260 230

Развязка с М-2 Внешний параллельный 3,5 200 150 1000 400

Внутренний конусообразный 3,5 40 - 60 292

Красным цветом отмечены параметры, которые отклоняются более 5% от рекомендательных показателей [6]. В колонке с рекомендуемым значением ширины проезжей части в числителе указаны значения для рамп с полосой слияния конусного типа, а в знаменателе -для параллельного. Диапазон рекомендуемой дистанции разгона выбран исходя из возможности для водителя разогнаться с неподвижного состояния до скоростей 30-60 км/ч. Специалисты США рекомендуют устраивать рампы так, чтобы радиус кривизны составлял не менее 300 м [6]. Связано это с тенденцией водителей игнорировать полосу разгона и въезжать в основной поток в нежелательном месте. В России для плавного слияния полос устраивают переходные кривые. Поэтому небольшое несоответствие радиуса кривизны рекомендуемому значению не является критичным. Пригодность длины рампы на данном этапе трудно оценить, т.к. она зависит от интенсивности движения и необходимой дистанции разгона.

Сравнив геометрические параметры рамп каждого из участков, пришли к выводу, что внутренние рампы на развязках клеверного типа малопригодны для реализации данной системы из-за слишком крутых поворотов и маленькой дистанции для разгона транспортных средств. Внешние съезды обладают большим радиусом кривизны, являются более вместительными и располагают, как правило, длинной полосой для разгона (свыше 100 м), что соответствует рекомендациям. Клеверная развязка с трассой М-2 соответствует большинству остальных требований, однако важным показателем является интенсивность движения в пределах транспортной развязки. Развязка в п. Северный расположена ближе к городу, чем развязка с М-2. Кроме этого, автомагистраль переходит в одну из самых крупных и важных центральных улиц города - пр. Богдана Хмельницкого. Её радиус кривизны ниже рекомендуемого на 14%, но это не является критичным недостатком. Рампа обладает достаточно длинной и удобной параллельной полосой разгона. Кроме этого, на ней гораздо проще организовать исследование параметров транспортного потока. Таким образом, наиболее оптимальным участком для введения системы светофорного регулирования является трубовидная развязка в п. Северный.

При помощи натурных исследований определим такие параметры, как интенсивность транспортного потока и временные задержки. Необходимо определить пиковые значения интенсивности движения в сторону областного центра в исследуемых пунктах участка дорожной сети (рисунок 7).

ц ‘

Рисунок 7 - Схема расположения стационарных пунктов на трубовидной развязке в п. Северный

Figure 7 - Scheme of the stationary point’s location on the

tube junction in Severny

На стационарных постах исследовали интенсивность движения по 6-минутным интервалам в течение часа с целью определения уровня загрузки на автомагистрали, в пункте №1 - на подъезде к пересечению с рампой (рисунок 8), в пункте №2 - интенсивность на рампе (рисунок 9).

о ^------------------------------

6 12 18 24 30 36 42 48 54 6D

t, МИН

Рисунок 8 - Приведенная интенсивность в час пик на автомагистрали на выходе из зоны пересечения

Figure 8 - Intensity on the intersection exit of the motorway while rush hour

в час пик на рампе Figure 9 - Intensity on the ramp while rush hour

Чтобы оденить пропуркную споссбность, исследуемыН учинт-п мосннсьепп нодеьнм пт увы зоны-рисунок ОО). Перила :р^р<а Ед ^ьоооо-

ОДНО ПТЫУДПТре-еЧТКК—C ЧЫОПЫО 1П Г.^1)^1"ИС:^|^еЬ-

00, вторая б_и - на иыходе ко ноты оттеснче-кис. Псеисотаототсо; что а оопп оусооечопсо пыУПoьчкчянпoьуЧнoпon нснжотеоа.

Чьсточ/г10 - (Часа тюк—но нкысчдОпопсст Пчронп Figure --) и RoacT кекосы ксУлл

В уатесотт итоодсыт ленных сеньмал (сод гисередетпу о-иЦУ ь даддст4 II ксеьгории от - пудуьp о уеоруу ьеи|идке lтуccжчнсп, I'cpo-ТУдеgpo чопоор ь б пеоны отнттьтчу-

уе, рндо десшспеgугу трьнспортс bi <oi°0i^<^b/i пненко приТлиаиеолено 0,00. u_iир)инга остекл-oусgуй пнлньс те рчабдкё ^ и;о<вт1Е1ет1;'-1з;^(^р gусдед ЧСЧ(нв ыееее 2,5 м)5. На участке н2 ЬНOOTXДTHЧ С-ЖеПИе ОСТВПУООНИОЙ 50Л0СЫ| сопряжение нъеьос ь м^l"и^oт:эJкнo<пi;- -лн°ы обы-Нодовано перехчднп-окодостьой половой <:5«п;:н Нтплолкт-ланоП плаксьи Паедколанатосн, --то чонот та попело пт пнтпаооиаы 00000000^ Хнен-ко 0°. Сеплепио yo-^iH^t^is^^i-i.^iHi.iiEi^rri —Д Р ПК Д.П.П20—20- )П6, т-енке п-опуткпуО опоат--нодти чоеыреынттовнао туодсп ччодуеа -Иовт-дотн отдельно по чты-оИ поносы, -у. риопреп пудтпое потопа по полосам нчсоьстчтг-еОс Суммунпее пчануылсая чпо-оЧппптн

^(зТщ = рИ + (л г

гро Лэтщ а уТщто псуппьудто ьпуьуТдуьее, авт/ч; ?И а пчопуакпеа нтосоОаость ко прпьпт пудльо ит -пснтке L, ант-ч; Р- - пумптукноо ьпаьабнаств иу j-ггой полесм па участка 0, тот/с.

Гад)ОП>^с^Нсав спепыОпоьыч ала еуоелутoн по-лоно — сна ^онкчо.оутсне оакснытпьооа п-ык-п^^с-1Т71 ^^ос<^С:)ностп -о-етоаного потока клоны щепке о нтнопло к:^1:оп;,:еK^(^^l/ПE-l^^o^

0^о = Рвас ' 1-и ' /С- ' -УН ' Г-4 1 /Ст j^-

сув -Он- у ivi<^i^^i>i\^ —1^i^osij^ ноопункста спо-соОпостн И1лои>иь>1 дсижонипу Леоновых ачтСп; -Ки-к ктчффианспУ| хаьааом^оп^ющнН нпсанно плг^нпочоич- оронспоыгнып вайчактп '/i- у пт-оффто^сТ' рнсоысоющиа сеточино .плоис-т купсоЫ о плане| />- - кечфП/н-Снтно, юенсывс-ющнй продолнкыС упоов и рспну пи-ыума; /О- - ЕСУОсГ-сГа-и^со^не. уоттысопюост налносе астановачной псслос1кК 00 - коэффионтсч тоуов1воюосоЫ пнуыптксйостн татшчуопосс овспспертчн

Оцанич ннопунссую снинадйевтв участко

4 КПОЧТНИВ Рыл С^ННЫТСОСЯ ^ОЕ^Л^^С:;ПТ аПСКСЕ-

м-нчасельпыл оо0бсдам ОДМ1 и -гщпро 2200 лепкопып ссест.С|е|. Юледосантоенн, пооптопс-о cпoпоеноптн полос в ьо-ыеднте спасение бур оут носсавласс

Pf1 = оЧОО ■ 0,пп ■ п ■ п ■ п ■ п = П93б пот/с;

РД1 в- оооо ■ 0,90 ■ п 1 В . В L т се /уса ое,^--/0:/;

РаПС- / п9Т0 + оп7п = 409ы пот/Ч1

ПыУooдёы пппеагиспро ыпьсёес тео овпьс-

ыа ^fi

^о*12 ос окон ■ П,т^ ■ 0,9+j о (уск ■ п о п :п^9п гнюк./'е);

= :^У0СГ ■ С^,90 - ОК-а с ^ с К ■ 1 J:- :ог о88Т ав-у^^-кг;

^Ст11и = У595 + 18У1 = на КТ алчн/н.

Вы|л:пнм п|К(-п^>^к/лю ьпаьатпаьее о Оипи-ч^ск-)1 еы-пнын^х по 000^^6

Р _ /^0(°щ

05 ЕУсо-чл1

(3)

гд(к jH^y - чусЮЮиЛиoке пыиooдoкиo тео j-га ^ппc^т|:^i:С-lc:пo|:^ттккo ьтодстве; nj 'ачудисоьеоу ееепьпанепрт ьыoдьеo j-га сипе, врсежонкао о дудoтoдикилР.

5 ЧОО П0ТаИ4. Нотстсоьото ооапасто пн про ектирпнасту поыоьосостО о п ремоканий 1втнпк^^и л ынтт днынг.

6 ОДМ епи.е.оеоаеопе: Мocндтсoьoтo ыooнюoсдалтт ин нлoсoo пынпоьоснО ьпньнтсньсн анснынттоесрт днынг.

7 Над жо.

нс h^ho/i-ecoi со тсстн-ю н^с^^-еци

ТН^ П^|^^^1ат ^i^CcmcHi^^ and Highway Industry Journal

Учитывоя, ото аастав транспорп'ного дс^тока мтняетсх нс участках L., а £оне;!начитг;лпу^с^, у грсзорор тфаиспорт пиитически кс истресаст4

ПЯ, ПРОсХТ01С1

Оцончс пропускную сзособносоь на рампе по фоомоле

Ро =з Рфax • /?, (4)

Р^1 _

Пф -

pL2 _ -

4иач од.

—------------------- начо—

£{(0,95 ■ 4 + И,И5 ■ н) с

н 476 од.

------------------ НТ6И--

21(0,95 ■ Т + И,И5 ■ Н) с

Рроеорлзхфузкч бодст рчсен

1112

zL1 - —- о,ча;

L1 3720 з ’

1 492

^l1 -123 - о,ча.

3160

На омноехнач золусантых рюз.оьтхтов момохтчс лчноЫныЫ г.о05И14С прстссозуй спе-мобномоч ч коэффчцчосго загрузки Крны^^оки 11,12). В коно зоромосонче зрозумкнае мзо-мобномол мнчжхооме на 560 од./с, эоо обумлое-лоно зооокос хеоособчлоЫ, мъокжхющчх зо рхсзо ч елчехющчхме е онхрмзортРйЫ зооок. Уротонл кхгруккч моооеeтствyрх сУтeгopчч С: хеоособчлч pвижкоме (юльшхми фупзхсч, обгоны кхонурноны. Дальнейший рост ннтен-мченомоч зрчеорчо к росоу ДТП.

3800 3600 -Ц. 3400 р- 3200 3000 2800

LI IX

Участок

Рисунок 11 - Пропускная способносуч на уоах/тках^ о L2 Figure 11 - Traffic capac/fy осthe Lj акрк2 ^осtioйs

Z 0.5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

LI L2

Участок

Рисунок 12 - Уровень загрузки на участках L1 и L2 Figure 12 - Load level of the L1 and L2 sections

гдо Pc - зрозускная спссобномол рхсзы, лог. хео./с; - зрочкеедкние састных коэффчцчон-пмо.

П|лйпускная спохтоностл |э^lнрчl нс н= ПУ00.0,96 • 0,7 ■ 0,9 • 0,У • 0,91 = 792 хво.Дк

С усёооп Рокрхсчооллроно счмлх хеообумое н cостасe пхто^^ кмтхтmопpoпyкl<ноя сн(^снх-нтстл е фчкчсомкчх одчнчцхх момохечо

Ро =

vj

21_(0,97-1+0,03-2)

= 769 од./с.

ТHXРCTlортрыо кхроржкч на рхсзо ч схгч-монхллноЫ улчцо оцончехлчмл зо экмзончсоро оаллносу сооору. Oноуоррыо кхроржкч е сам зчк нас рхсзо ч ухнчмонхлч меороны е охблч-цу2.

Рхммсчохе охкчо зхнхуооны, как чроормчео номол ч еноуоррыо кхроржкч, знохрхлчкчн0о ехе нооуоончсомкчо зхнхуооны чммлоркоуоно усхмокх, сы зрчшлч к выводу, соо ерорнорчо на lHXРMзортрой рхкеекко меооофонроно рогу-лчноехрче е з. СоеонрыЫ еелеооме орнчс чк HXцчорхллрых мзомобое оннхрчкхцчч дорожного речжонче. Слоркющчу эохзос чммло-дованче еелеооме Розомнормоеорро умохное-кх мчмоосы Ramp metering на чммлоркоуоу усхмоко УДС.

ОБСУЖДЕНИЕ

Прождо сос ерорнчол мчмооук нонулчноехо нче мъокдх, Рообхорчуо озноролчол хлнончоу рхбооы меооофонроно объокох. Дле рхрроно усхмокх УДС зодходчо локальный хлнончоу ALINEA, охк как на усхмоко оомкомоекюо чныо рхсзы, корфчнкнхцче охкоЫ онхрмзортроЫ рхкееккч но знчеороо к кхуыкхрчю зооокое ч дхнныЫ хлнончоу еелеооме хдазоченыс [12]. Нхмоночу зхнхуооны дле данного хлнончоух: рамзоложончо рооокоонх онхрмзортх на еыхо-до чк коны млченче зооокое оо 40 с до 500 с; коннекlинкющий зхнхсоон KR; озочсхллныЫ KHоеорл кхннкккч Оозо; еросе цчклх оо 40 м до 5 счн.

Озродолче уроенч кхннккки е оосончо чм-млоркосоно зросожуокх еносорч, золусчлч озочсхллРкю кхннужорромол Оозо = 0,31. Знхе зокхкхоолч знчеорорроЫ чроормчеромоч ч уро-еонл кхгруккч, нхшлч кнхсончо зхнхсоонх ро-нулчноехрче - оосз, м кооорыс онхрмзортрыо

Таблица 2

Временные задержки на рампе и магистрали

Table 2

Time delays on ramp and motorway

Время наблюдения Числя твтяаябисуй, атяящих на данняс пядхяду к перекрестку в указанные сясунтм времени, а Общее числя твтяаябисуй, псяасудявтвших через пуруфуатяк

0 15 30 45

Временные задержки на рампе

1-я минута 10 7 5 6 28

2-я минута 0 6 11 8 16

3-я минута 9 17 16 20 4

4-я минута 17 15 18 21 4

5-я минута 19 23 20 19 2

Ваегя 267 54

Временные задержки на магистрали

1-я минута 34 31 35 30 32

2-ясинута 0 45 29 37 30

3-я минута 40 59 0 0 86

4-я минута 54 48 37 0 27

5-я минута 73 0 0 78 63

Ваегя 630 238

срюдства выпускаются намагистраль (табл и-ца 3):

r(k) = г(к - 1) + KR- [Одлт - Ofc_i],

(5)

где r(k) - параметр регулирования с сясент времени к, уд/син; Rt - ласасутс сугусися-вавия в предыдущий сясент времени к-1, ед/ син; KR - корректирующий параметр регули-

сявавия, ед./син; Одлт - ялтисасьнмй урявунь загрузки дяряги; Ot+1 - урявунь загрузки в ся-сент врусуни t+1.

Сниженная интенаивняать движения на раслу привядит к ябщесу анижению загрузки на магистрали. Алгоритм удурживает урявунь загрузки на яптисасьняс урявну. Суссасвая загрузка за час снизилась на 10% (риауняк 13).

Таблица 3 Параметры регулирования

Table 3 Control parameters

Прясежутяк времени к Приведенная интенаивняать, уд./6 син Сущеатвующийурявень загрузки О(к-1 Параметр сугусисявтния r(k), ед./6 син

1 103 0,33 22

2 115 0,36 22

3 92 0,29 22

4 142 0,45 21

5 176 0,56 19

6 202 0,64 17

7 286 0,91 13

8 158 0,50 11

9 105 0,33 11

10 114 0,36 11

• До сти гнуть 1Йуров е нь» загрузим

• Оптимал ь^ныг1 уровень загрузки

ы,зт

Рысунок 13 -Дысыигнутый и опттыалырый уровни заыруыки участке Figure 13 - Achieved and optimum level of the traffic capacity

Интенсивность движения для рампы устанавливает параметр r(k) на основании уровня загрузки магистрали, которая реалинается при помощи светофорного регул и ртвйнр я. Так у^у на съезде отсутствует светофорное регулиро-ваиид, то паммем noupuнacыщeнчяS, равный |^р^<^г^^с^^ноа1 cпмcoбгккнн пaрылзоePc , (S= ли = л 769 а длииeльумоты зpuоекгPCигналр св^тс^())ора l^|Pи^^J^l^г^^Jюо^^1^c^ру цокла 60 а с^^с^-о^ыитыврeтоя по формуле

9 =

r(k)

~s~

Т

1 ц,

(6)

где g - длитрлоносто зеленого сигнылы светофора, с; S - потоз уыоmщруня на рампе, авт/ч; 7ц -длитрлоностоцизлы, с.

Зеленый сигнал светофора должен взлю-чатося в тот момент времени, когда в правой полосе мыгистрылоного потока орразуется разрыв (рисунок 14). Для обпapyжeния paзpырюв мррдлысыртоя номолозопaтьaлсорнтм на основании условия обеспечения двойного динамического габарита по формуле8

Ад _ + vatp + 0,03va + 1, (7)

где la - длнуыыптомобнля,м; va - озороото автомобиля, м/c; t - время реакции водителя, с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании всех расчетов составляется алгоритм поиска разрыва в потоке и устыныв-ливается пропускная часто циклы регулирования (рисунок 15). Дынным способом достигается разбивание группы транспортных средств на одиночные, тем самым повышая безопыс-уостослияуиямотозов.

Установка дынного светофорного объекты производится в соответствии с ГОРТ Р 5228С-2004с. Шкаф контроллеры следует рызмещыто таким образом, чтобы исключито возможносто отолзуопруня с ним автомобиля, вышедшего за пределы проезжей части, ы также обрспр-чито безопасный доступ персоналы к нему. Не рекомендуется рызмещыто шкаф в зоне между съездом и мыгистрылою, ы также на островке безопасности. Рызмещыто детекторы

8 Шевцовы А.Г. Роворшоpсрвовыpио организации дорожного движения на основе рыциоpыльpого управления сворофорным объектом : ывророф. дис. ... канд. техн. наук / Гос. ун-т - учрбРо-pыучpо-мронзп. комплекс. Орел, 2015.

с Ныцноpыльpmй срыpдырр РФ ГОРТ Р 5228С-2004. Технические средствы орсыpнзыцнн дорожного дпнжрpня. Правила применения дорожных знаков, разметки, сворофоров, дорожных осрыждрpнй и pымрыпляющнх устройств (утв. мрнзызом Фрдррыльpосо ысрpрорпы по техническому ррсулнропыpню и мррролоснн от 15 дрзыбря 2004 г. № 120-ст) (с нзмрpрpнямн и дополнениями).

■ Длительность красного сигнала

Длительность желтого сигнала

■ Длительность зеленого сигнала

Рисунок 14 - Суммарная длительность основных тактов Figure 14 - Total duration of the main cycles

Разрыв в потоке 1 авт/зел Оопт й Ок-1

Рисунок 15 - Пропускная часть цикла регулирования Figure 15 - Flow part of the control cycle

транспорта следует на магистральной дороге на расстоянии 40-500 м от «носа» съезда. На каждой полосе магистрали должно располагаться по 2 индуктивных детектора транспорта. Расстояние между ними должно быть 6 м от края до края.

Внедрив на участок светофорное регулирование под управлением алгоритма с обратной связью, существующая загрузка снизится на 10%. Средняя временная задержка одного транспортного средства на рампе увеличится на 27% (. В результате увеличения времени ожидания автомобилей на съезде и обеспечения их плавного слияния транспортные задержки на магистрали снизятся на 48% ().

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Novikov A., Novikov I., Katunin A., Shevtsova A. Adaptation capacity of the traffi lights control system (TSCS) as to changing parameters of traffi flows within intellectual transport systems (ITS) / Transportation Research Procedia 2017. С. 455-462.

2. Vlasov V.M., Novikov A.N., Novikov

I.A., Shevtsova A.G. Defintion of perspective scheme of organization of traffi using methods of forecasting and modeling / IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 11. Сер. “International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems 2017 - Processing Equipment, Mechanical Engineering Processes and Metals Treatment” 2018. С. 42-116.

3. Тур А.А., Жанказиев С.В. Практика применения дорожных информационных табло в мире // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2011. № 2 (25). С. 64-68.

4. Шевцова А.Г., Мочалина Ю.А. Обзор новых технических средств организации дорожного движения // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2015. Т. 2. № 2. С. 672-677.

5. Bellemans T., De Moor B., De Schutter

B. Model predictive control for ramp metering of motorway traffic a case study. Control Engineering Practice. 2006. Т. 14. № 7. С. 757767.

6. Zheng P., McDonald M. Evaluation of effects of ramp metering on merging operations.

Transportation Research Record. 2007. № 2012.

С. 105-112.

7. Meng Q., Khoo H.L. A pareto-optimization approach for a fair ramp metering. Transportation Research Part C: Emerging Technologies. 2010. Т 18. № 4. С. 489-506.

8. Горелов А.М., Власов А.А. Управление въездами на автомобильных магистралях // Наука и техника в дорожной отрасли. 2015. № 1 (71). С. 15-17.

9. Kerner B.S. On-Ramp metering based on three-phase traffi theory. Traffi Engineering and Control. 2007. Т 48, № 1. С. 28-35.

10. Kerner B.S. On-Ramp metering based on three-phase traffi theory - part II. Traffi Engineering and Control. 2007. Т 48, № 2. С. 6875.

11. Kerner B.S. On-Ramp metering based on three-phase traffi theory - part III. Traffi Engineering and Control. 2007. Т 48, № 3. С. 114-120.

12. Abdel-Aty, M., Dhindsa, A., Gayah, V., 2007. Considering various ALINEA ramp metering strategies for crash risk mitigation on freeways under congested regime. Transportation Research Part C: Emerging Technologies 15 (2), 113-134.

REFERENCES

1. Novikov A., Novikov I., Katunin A., Shevtsova A. Adaptation capacity of the traffi lights control system (TSCS) as to changing parameters of traffi flows within intellectual transport systems (ITS) / Transportation Research Procedia 2017; pp. 455-462.

2. Vlasov V.M., Novikov A.N., Novikov

I. A., Shevtsova A.G. Defintion of perspective scheme of organization of traffi using methods of forecasting and modeling / IOP Conference Series: Materials Science and Engineering

II. “International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems 2017 - Processing Equipment, Mechanical Engineering Processes and Metals Treatment" 2018; pp. 42-116.

3. Tur A.A., Zhankaziev S.V. Praktika primenenija dorozhnyh informacionnyh tablo v mire [The practice of using road signs in the world]. Vestnik Moskovskogo avtomobil’no-dorozhnogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta (MADI), 2011; 2 (25): 64-68.

4. Shevcova A.G., Mochalina Ju.A. Obzor novyh tehnicheskih sredstv organizacii

dorozhnogo dvi-zhenija [Review of new technical means of traffi management]. Al’temativnye istochnikijenergii v transportno-tehnologicheskom komplekse: problemy i perspektivy racional’nogo ispol’zovanija, 2015; 2 (2): 672-677.

5. Bellemans T., De Moor B., De Schutter

B. Model predictive control for ramp metering of motorway traffic a case study. Control Engineering Practice. 2006; 7(14): 757-767.

6. Zheng P., McDonald M. Evaluation of effects of ramp metering on merging operations. Transportation Research Record. 2007; 2012: 105-112.

7. Meng Q., Khoo H.L. A pareto-optimization approach for a fair ramp metering. Transportation Research Part C: Emerging Technologies. 2010; 4(18): 489-506.

8. Gorelov A.M., Vlasov A.A. Upravlenie v’ezdami na avtomobil’nyh magistraljah [Access control on highways]. Nauka itehnika v dorozhnoj otrasli, 2015; 1 (71): 15-17.

9. Kerner B.S. On-Ramp metering based on three-phase traffi theory. Traffic Engineering and Control. 2007; 1(48): 28-35.

10. Kerner B.S. On-Ramp metering based on three-phase traffi theory - part II. Traffic Engineering and Control. 2007; 2(48): 68-75.

11. Kerner B.S. On-Ramp metering based on three-phase traffi theory - part III. Traffic Engineering and Control. 2007; 3(48): 114-120.

12. Abdel-Aty, M., Dhindsa, A., Gayah, V., 2007. Considering various ALINEA ramp metering strategies for crash risk mitigation on freeways under congested regime. Transportation Research Part C: Emerging Technologies; 15(2): 113-134.

Поступила 27.02.2019, принята к публикации 12.04.2019.

Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Новиков Александр Николаевич (г. Орел, Россия) - д-р техн. наук, проф., заведующий кафедрой «Сервис и ремонт машин» Орловского государственного университета им. И.С. Тургенева, ORCID ID 0000-0001-54964997 (302026, г. Орел, ул. Комсомольская, д. 95), e-mail: [email protected]

Новиков Иван Алексеевич (г. Белгород, Россия) - канд. техн. наук, доц., заведующий кафедрой «Эксплуатация и организация движения автотранспорта» Белгородского государственного технологического университета им. В.Г Шухова, ORCID ID 0000-00015322-9640 (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им. В. Г. Шухова), e-mail: ooows@ mail.ru

Шевцова Анастасия Геннадьевна - канд. техн. наук, доц. кафедры «Эксплуатация и организация движения автотранспорта» Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова, ORCID 0000-0001-8973-9271 (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им. В.Г. Шухова), e-mail: [email protected]

Бурлуцкая Алина Геннадьевна - магистрант кафедры «Эксплуатация и организация движения автотранспорта» Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова, ORCID ID 0000-0002-9892-7183 (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46, БГТУ им. В. Г. Шухова), e-mail: [email protected]

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Novikov Alexander Nikolaevich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Machines Service and Repair Department, Orel State University named after I.S, Turgeneva, ORCID ID 0000-0001-5496-4997 (302026, Orel, 95 Komsomolskaya St., e-mail: novikovan@ostu. ru).

Novikov Ivan Alekseevich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Traffic Operation and Organization Department, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhova (308012, Belgorod, 46 Kostyukova St., e-mail: ooows@ mail.ru).

Shevtsova Anastasia Gennad’evna -Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Traffic Operation and Organization Department, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhova (308012, Belgorod, 46 Kostyukova St., e-mail: [email protected]).

Burlutskaya Alina Gennad’evna - Master Student of the Traffic Operation and Organization Department, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhova (308012, Belgorod, 46 Kostyukova St., e-mail: [email protected]).

ВКЛАД СОАВТОРОВ

Новиков А.Н. Выполнение аналитических исследований, постановка цели и задачи исследований, анализ и ознакомление с зарубежным и отечественным опытом.

Новиков И.А. Выбор подхода к интеллектуализации въездных участков, определение системы Ramp metering, определение объектов исследования, основных транспортных и геометрических характеристик.

Шевцова А.Г Выполнение исследований на реальных объектах, анализ алгоритмов управления интеллектуальными съездами, разработка нового подхода к расчету интеллектуального съезда, с учетом отечественной специфики движения транспортных средств.

Бурлуцкая А.Г. Анализ результатов полученных данных в ходе выполнения натурных исследований.

AUTHORS’ CONTRIBUTION

Novikov A.N. - performing analytical research, setting goals and objectives of research, analysis and familiarization with foreign and domestic experience.

Novikov I.A. - choice of approach to the intellectualization of entry areas, definition of the Ramp metering system, definition of the research objects, main transport and geometric characteristics.

Shevtsova A.G. - performing research on real objects, analyzing algorithms control of intellectual congresses, developing a new approach to calculating an intellectual congress, taking into accounts the domestic specifics of the vehicles movement.

Burlutskaya A.G. - analysis of the data results during the research execution.