CC BY
13
УДК 656.05
В.Д. Шепелев, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет» (Национальный исследовательский университет) e-mail: shepelevvd@susu.ru
В.А. Городокин, кандидат юридических наук, профессор кафедры автомобильного транспорта, ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет» (Национальный исследовательский университет) e-mail: gorodokinva@susu.ru
З.В. Альметова, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет» (Национальный исследовательский университет) e-mail: almetovazv@susu.ru
РАСЧЕТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ТАКТА РАБОТЫ СВЕТОФОРНОГО ОБЪЕКТА, РАЗРЕШАЮЩЕГО ВЫХОД ПЕШЕХОДОВ НА ПРОЕЗЖУЮ ЧАСТЬ
Актуальность исследуемой проблемы связана с необходимостью решения конфликтов, которые возникают между пешеходами, начинающими движение на разрешающий сигнал светофора, с водителями транспортных средств, правомерно завершающих проезд перекрестка, и водителями транспортных средств, начинающих движение на разрешающий сигнал светофора, и пешеходами, правомерно, но некорректно и не обоснованно завершающими переход проезжей части.
Цель. Статья направлена на обеспечение безопасности пешеходов и на увеличение пропускной способности транспортных потоков на регулируемых перекрестках и пешеходных переходах.
Данные проблемы решаются путем расчета промежуточного такта работы светофорного объекта для каждого из направлений узла улично-дорожной сети и изменением продолжительности основного такта пешеходной фазы.
Предложена методика по определению продолжительности включения пешеходной фазы и продолжительности промежуточного такта, позволяющая, с одной стороны, решить проблему безопасности пешеходов, исключив пересечение пути пешеходов с траекторией движения транспортных средств в одной точке в один момент времени, с другой стороны, сведению к минимуму потерь транспортного потока, связанных с выходом на проезжую часть пешеходов, незадолго до момента включения сигнала, разрешающего движение транспортных средств конфликтующего направления.
Результаты исследования могут быть использованы при расчете светофорного цикла на узлахулично-дорожной сети и при определении степени безопасности организации дорожного движения.
Ключевые слова: безопасность дорожного движения, пешеходный поток, промежуточный такт работы, основной такт работы, светофорный объект.
Согласно действующему Федеральному Закону «О безопасности движения» .№196 ФЗ от 10.12.1995 г. (Статья 24. Права и обязанности участников дорожного движения), «Права граждан на безопасные условия движения по дорогам Российской Федерации гарантируются государством и обеспечиваются путем выполнения законодательства РФ о безопасности дорожного движения и международных договоров РФ». Однако «Реализация участниками дорожного движения своих прав не должна ограничивать или нарушать права других участников дорожного движении». Иными словами, пешеходы, являясь участниками дорожного движения и обладая гарантированным правом на безопасные условия движения, не должны ущемлять права других участников движения - водителей.
Существующие в настоящее время рекомендации продолжительности включения разрешающего такта для пешеходов (длительность пешеходной фазы) позволяют ее рассчитать по следующей формуле [1]:
Т„ш=Ц+-?- + .1шп^ (1),
* пш *пш
где ^ - стартовая задержка первого ряда пешеходов после включения разрешающего сигнала (3), с;
В - ширина пересекаемой проезжей части, м;
Упш - скорость движения пешеходов. Колеблется в широких пределах от 05 м/с до 1,5 м/с и зависит от возраста, цели перехода, дорожных, погодных и метеорологических условий [2];
dпш - дистанция между рядами пешеходов (в расчетах принимается 1 м);
п - число рядов пешеходов.
Так, например, для перехода проезжей части шириной 6 полос при отсутствии по середине островка безопасности, составляющей 22 м, пешеходам, стоящим в три ряда потребуется 23 с.
Вместе с тем, в приведенной формуле нами выявлены несколько неточностей, заключающихся в том, что, во-первых, время стартовой задержки пешеходов неравномерно и с момента включения разрешающего сигнала увеличивается с каждым
следующим рядом стоящих в ожидании пешеходов. Во-вторых, первый ряд пешеходов в ожидании выхода на проезжую часть расположен не на границе проезжей части и тротуара, а несколько дальше от нее, с учетом обеспечения личной безопасности. Ориентировочно, данный отрезок пути может составлять один шаг и для взрослого мужчины будет находиться в пределах 0,7 м. И, в-третьих, задержка момента начала движения первого ряда пешеходов должна быть связана не просто с временем реакции на включение разрешающего сигнала, а с необходимостью оценки дорожно-транспортной ситуации и степени безопасности начала движения в сторону проезжей части. Продолжительность времени, необходимого пешеходу для оценки дорожно-транспортной ситуации с момента включения разрешающего сигнала светофора в настоящий момент не нашла научного обоснования и, ориентировочно, может достигать, как указано выше, 3-х секунд. Несколько иначе обстоит дело с задержкой начала движения других рядов пешеходов, кроме первого. Их задержка начала движения обусловлена не необходимостью оценки степени безопасности, а временем реакции на начало движения пешехода, находящегося впереди [4-6]. Такая задержка, ориентировочно, составляет около 1 секунды. Таким образом, после включения разрешающего сигнала к движению второй ряд пешеходов приступит, ориентировочно, через 4 секунды, третий ряд - через 5 секунд и т.д. Внесенные поправки позволяют представить формулу расчета продолжительности времени, необходимого пешеходам, ожидавшим возможности пересечь проезжую часть, дойти до ее противоположного края, в виде:
ТпшИз + ^А^к1)^) (2),
ГПТТ ГПТТ ГПТТ
где ^ - стартовая задержка первого ряда пешеходов после включения разрешающего сигнала (3), с;
В - ширина пересекаемой проезжей части (22),
м;
Упш- скорость движения пешеходов (1,2), м/с;
dпш- дистанция между рядами пешеходов (в расчетах принимается 1 м);
п - число рядов пешеходов (3);
Д - дальность расположения первого ряда пешеходов относительно края проезжей части (0,7), м.
При этом продолжительность времени, необходимого пешеходам, чтобы достичь противоположного края проезжей части, увеличится на 4 секунды по сравнению с расчетом, показанным выше, и составит около 27 с.
Другая проблема продолжительности включения пешеходной фазы возникает в тот момент, когда длительность основного такта светофорного объекта для транспортных средств, движущихся в той же фазе, превышает продолжительность пешеходной фазы и вновь подходящие к переходу
пешеходы, выходят на проезжую часть без учета времени, оставшегося до окончания включения разрешающего сигнала. В некоторых случаях данную проблему пытаются решить путем установки в светофоре устройства обратного отсчета, отображающего оставшееся до момента выключения сигнала время [7-9]. Однако анализ показывает, что данный подход, положительно действующий на большинство пешеходов, тем не менее, не запрещает выход пешеходам на проезжую часть, чем пользуются менее сознательные или невнимательные пешеходы. Нередки случаи, когда пешеходы выходят на проезжую часть или на проезжую часть данного направления (от середины проезжей части дороги) за 4 с, 3 с и менее до окончания включения разрешающего сигнала [3, 10]. Данные действия, с одной стороны, не противоречат действующим требованиям Правил дорожного движения (далее - ПДД), с другой стороны, подвергая опасности самих себя, пешеходы не позволяют своевременно, с момента включения разрешающего сигнала светофора, начать движение другим участникам движения - водителям конфликтующего направления, ущемляя, таким образом, их права.
Возведение островка безопасности в данном случае не в полной мере решает проблему, т.к. не сможет исключить выход пешеходов на проезжую часть, а только будет способствовать их остановке на островке безопасности при выключении разрешающего сигнала пешеходного светофора. Данную проблему, на наш взгляд, можно решить при условии, когда выход пешеходов на проезжую часть будет, в лучшем случае, исключен, а в худшем - запрещен, причем задолго до включения сигнала, разрешающего начало движения транспортным средствам конфликтующего направления [11].
С этой целью сигнал, разрешающий выход пешеходов на проезжую часть, необходимо выключать сразу же, как только пешеход, стоящий в ожидании в последнем ряду, пересечет границу проезжей части. Пешеходы, подходящие к проезжей части позднее, уже не будут иметь право выхода на пешеходный переход. Таким образом, время включения сигнала, разрешающего движение пешеходам по пешеходному переходу ограничивается продолжительностью времени, необходимого пешеходам (стоящим в группе людей в последнем ряду в ожидании начала перехода) для достижения ближайшей границы проезжей части и выхода на нее. Технически данный отрезок времени выражается формулой:
Твых^з + ^ + Йпш^ + М) (3).
Таким образом, для достижения пешеходом, стоящим в группе людей в последнем ряду в ожидании возможности перехода проезжей части, ближайшей ее границы, необходим отрезок времени, составля-
ющий около 8 с. При этом, разрешающий сигнал светофора для транспортных средств конфликтующего направления может быть включен только в тот момент, с началом которого транспортные средства не смогут, начиная движение, достичь границы пешеходного перехода, по которому пешеходы завершают переход.
Время, в течение которого транспортные средства технически могут достичь границы пешеходного перехода рассчитывается по приводимой ниже формуле:
*разг = J ' £ (4),
где S^r - расстояние от места остановки транспортного средства на запрещающий сигнал светофора (стоп-линия) до границы пешеходного перехода, м;
а - ускорение транспортного средства при включении разрешающего сигнала светофора, м/с2.
Соответственно, при расположении транспортного средства относительно границы пешеходного перехода на расстоянии, около 5 м, и при разгоне с ускорением, ориентировочно, 2,5 м/с2, автомобилю для достижения пешеходного перехода потребуется около 2,0 с.
В общем виде формула, позволяющая определить длительность промежуточного такта между включением запрещающего сигнала для пешеходов и разрешающего сигнала для транспортных средств
конфликтующего направления, приведена ниже:
g
Тпром~7Г *разг (5),
*пш
где tp^ = 2,0 с - продолжительность времени, необходимого автомобилю для достижения пешеходного перехода;
В = 22 м - ширина пересекаемой проезжей части;
Упш = 1,2 м/с - скорость движения пешеходов.
В частном случае, в рассматриваемом примере с момента включения запрещающего сигнала для последнего, вышедшего на проезжую часть пешехода, до момента включения разрешающего сигнала для транспортного потока конфликтующего направления продолжительность времени составит около 16 с.
В предлагаемой методике существуют достаточно серьезный спорный момент, а именно в момент включения на пешеходном светофоре красного сигнала, пешеходы, вышедшие на проезжую часть, начнут волноваться и часть из них, руководствуясь действующими требованиями ПДД (п.4.6), остановится на линии, разделяющей встречные транспортные потоки, при том, что оставшегося времени до начала движения транспортных средств конфликтующего направления будет достаточно для достижения пешеходами противоположной границы проезжей части.
Решение данной проблемы представляет собой достаточно сложную задачу, которая может быть решена двумя путями:
1. Включением на пешеходном светофоре «желтого» сигнала, который согласно действующим требованиям ПДД (п.6.2), является сигналом, запрещающим движение. При этом данный подход потребует модернизации пешеходных светофоров.
2. Включением на пешеходном светофоре «зеленого мигающего» сигнала, который согласно действующим требованиям ПДД (п.6.2), не является сигналом, запрещающим движение. При этом данный подход потребует внесения поправок в действующие ПДД и отнесения данного сигнала к промежуточному такту, и запрета пешеходам выходить на проезжую часть на протяжении всего времени его включения. Следует указать на тот факт, что данный принцип не является новшеством и применяется при организации пешеходного светофорного регулирования в Великобритании. В оригинале требования п. 22 изложены следующим образом: «Pelican crossings. These are signal-controlled crossings operated by pedestrians. Push the control button to activate the traffic signals. When the red figure shows, do not cross. When a steady green figure shows, check the traffic has stopped then cross with care. When the green figure begins to flash you should not start to cross. If you have already started you should have time to finish crossing safely». В русском переводе требование звучит следующим образом: «Пешеходные переходы типа «Pelican». На данных пешеходных переходах пешеходы могут самостоятельно управлять сигналами светофора. При нажатии на кнопку светофора происходит переключение сигналов, регулирующих движение. Во время включения на светофоре фигурки пешехода красного цвета переход запрещен. При включении в светофоре немигающей зеленой фигурки пешехода, следует сначала убедиться в том, что транспортные средства остановились и только затем начинать переход с соблюдением мер предосторожности. При мигании зеленой фигурки начинать переход проезжей части запрещается! Если к этому моменту Вы уже вышли на проезжую часть, у Вас будет достаточно времени для безопасного завершения перехода».
Таким образом, предлагаемый подход к определению продолжительности включения пешеходной фазы (времени, в течение которого на пешеходном светофоре для пешеходов включен разрешающий сигнал) и продолжительности промежуточного такта (отрезка времени с момента включения для пешеходов запрещающего сигнала пешеходного светофора и разрешающего сигнала транспортного светофора для потока транспортных средств конфликтующего направления), позволяют, с одной стороны, решить проблему безопасности пешеходов, исключив пересечение пути пешеходов с траекторией движения транспортных средств в одной
точке в один момент времени, с другой стороны, сводят к минимуму потери транспортного потока, связанные с выходом на проезжую часть пеше-
ходов, незадолго до момента включения сигнала, разрешающего движение транспортных средств конфликтующего направления.
Литература
1. Городокин, В.А., Альметова, З.В. О некоторых проблемах безопасности пешеходов / В.А. Городокин, З.В. Альметова // Вестник СибАДИ. - 2015. - № 5 (51). - С. 231-237.
2. Волков А.А., Карев Б.Н. Метод нахождения минимально-безопасного расстояния между автомобилем и препятствием при А=П/2 / А.А. Волков, Б.Н. Карев // В сборнике: Организация и безопасность дорожного движения Материалы X международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию со дня рождения д. т. н., профессора Л. Г. Резника: в 2 томах, Екатеринбург / М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования Уральский государственный лесотехнический университет. - Екатеринбург, 2017. - С. 256-262.
3. Постановка задачи для определения условий двух транспортных средств, исключающих столкновение / Н.А. Филатова, И.А. Ласточкин, Б.Н. Карев, Б.А.Сидоров // В сборнике: Организация и безопасность дорожного движения Материалы X международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию со дня рождения д. т. н., профессора Л.Г. Резника: в 2 томах, Екатеринбург / М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования Уральский государственный лесотехнический университет. - Екатеринбург, 2017. - С. 160-162.
4. Gorodokin, V Procedure for Calculating On-Time Duration of the Main Cycle of a Set of Coordinated Traffic Lights / V Gorodokin,Z. Almetova,V. Shepelev // Transportation Research Procedia. - 2017. - Vol. 20. -pp. 231-235.
5. Damerow, F. Extensions for the Foresighted Driver Model: Tactical lane change, overtaking and continuous lateral control / F. Damerow, B. Flade, J. Eggert // IEEE Intelligent Vehicles Symposium. Proceedings - 2016. -Vol. 2016 (August). - pp. 186-193.
6. Ghaffari, A. MANFIS-based overtaking maneuver modeling and prediction of a driver-vehicle-unit in real traffic flow / A. Ghaffari, A. Khodayari, F. Alimardani, H. Sadati // 2012 IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety, ICVES 2012. - Istanbul, 2012. - pp. 387-392.
7. Hassan, S. A. Factors affecting overtaking behaviour on single carriageway road: Case study at Jalan Kluang-Kulai / S.A. Hassan, O.C. Puan, N. Mashro, N.S.A. Sukor // Jurnal Teknologi. - 2014. - Vol. 71. - I. 3. - pp. 87-91.
8. Papakostopoulos, V. Understanding overtaking, beyond limitations of the visual system in making spatiotemporal estimations / V Papakostopoulos, E.-G. Spanou, D. Nathanael, K. Gkikas // ECCE 2010 -European Conference on Cognitive Ergonomics 2010: The 28th Annual Conference of the European Association of Cognitive Ergonomics. - United States, 2010. - pp. 169-172.
9. Rusev, R. A Study of the Dynamic Parameters Influence over the Behavior of the Two-Section Articulated Vehicle During the Lane Change Manoeuvre / R. Rusev, R. Ivanov, G. Staneva, G. Kadikyanov //Transport Problems. - 2016. - Vol. 11. - I. 1. - pp. 29-40.
10. Vlahogianni, E.I. Bayesian modeling of the microscopic traffic characteristics of overtaking in two-lane highways / E.I. Vlahogianni, J.C. Golias //Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour. -2012. - Vol. 15 (3). - pp. 348-357.
11. Wilson, T. Driving strategies in overtaking / T. Wilson, W. Best // Accident Analysis and Prevention. -1982. - Vol. 14 (3). - pp. 179-185.
