CC BY
40
нии минимальной дистанции безопасности, с точки зрения видимости, не имеет смысла:
Кч.пр(т) > о; (22)
а) при управлении АТС с правым расположением рулевого управления
, d 2 к < — + p; 2
б) при управлении АТС с левым расположением рулевого управления
7 d2 к < — - p.
2
Разработанные математические модели (10), (11), (17) и (18) - при совершении маневра обгон с постоянной скоростью, (13), (14), (19) и (20) - с постоянным ускорением при соблюдении ограничений (21) и (22) позволяют определить необходимую дистанцию безопасности до обгоняемого АТС, при соблюдении которой водитель может оценить ДТС и выполнить маневр в безопасном режиме.
По результатам выполненных математических экспериментов сделан вывод о том, что необходимо ввести такое понятие, как уровень безопасности совершения маневра обгон, который учитывает скоростной режим движения обгоняющего, обгоняемого и встречного АТС, интенсивность движения транспортных потоков, определяется исходя из положения водителя в АТС (слева или справа по ходу движения) и положения на дороге обгоняющего АТС относительно обгоняемого АТС.
Библиографический список
1. Афанасьев Л.Л., Дьяков А.Б., Иларионов В.А. Конструктивная безопасность автомобиля: учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1983. 212 с.
2. Правила дорожного движения Российской Федерации: утв. постановлением Правительства РФ от 23 окт. 1993 г. № 1090 (в ред. от 20 нояб. 2010 г.) // Справочная правовая система «КонсультантПлюс».
3. Клебельсберг Д. Транспортная психология: пер. с нем. / под ред. В.Б. Мазуркевича. М.: Транспорт, 1989. 367 с.
4. Иларионов В.А. Судебная автотехническая экспертиза. М.: Транспорт, 1980.
УДК 625.712
РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ В ТРАНСПОРТНЫХ КОРИДОРАХ
С.Т.Тебеньков1, А.Г.Левашев2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведена методика оценки распределения транспортных потоков в транспортном коридоре. Рассмотрены особенности применения современных детекторов транспорта при измерении интенсивности движения. Представлены результаты тестирования предложенной методики. Ил. 8. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: транспортный коридор; анализ транспортных потоков; методика оценки распределения транспортных потоков.
ASSESSMENT RESULTS OF TRAFFIC FLOWS DISTRIBUTION IN TRANSPORT CORRIDORS
5.T. Tebenkov, A.G. Levashev
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074
The article deals with the procedure to assess the distribution of traffic flows in a transport corridor. It examines application features of modern transport detectors when measuring the volume of traffic. Testing results of the proposed procedure are presented. 8 figures. 6 sources.
Key words: transport corridor; analysis of traffic flows; procedure to assess the distribution of traffic flows.
1Тебеньков Сергей Евгеньевич, аспирант, тел.: (Э952) 599QQ6, e-mail: transport@istu.edu Tebenkov Sergey, Postgraduate, tel.: (S952) 599006, e-mail: transport@istu.edu
2Левашев Алексей Георгиевич, кандидат технических наук, доцент кафедры менеджмента на автомобильном транспорте, тел.: 8914BBQ5Э7B, e-mail: transport@istu.edu
Levashev Aleksei, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Management in Automobile Transport, tel.: 89148805S78, e-mail: transport@istu.edu
Управление транспортными коридорами включает в себя процесс мониторинга транспортных потоков, по результатам которого определяется целый ряд показателей:
- интенсивность движения транспорта;
- плотность транспортного потока;
- скорость движения и другие параметры.
Применение современных технологий позволяет получать и обрабатывать данные с детекторов транспорта в режиме реального времени. Появление возможности получения такой информации вызывает интерес к разработке методов оценки распределения транспортных потоков вдоль транспортного коридора в режиме реального времени.
В настоящее время существует ряд методов, позволяющих восстанавливать матрицы корреспонденций, описывающих распределение транспортных потоков на участке улично-дорожной сети по замерам интенсивности движения на перегонах и на перекрестках [2, 3, 6]. Применение методов оценки матриц корреспонденций по замерам на сети может быть использовано для повышения эффективности мониторинга на транспортных коридорах. При этом, данные о замерах интенсивности движения будут поступать с детекторов транспорта. Место и способ размещения детекторов на улично-дорожной сети, а также перечень получаемых параметров транспортного потока будут определяться особенностями самих детекторов.
Наличие информации о распределении транспортных потоков вдоль транспортного коридора является необходимым условием для принятия решений о его дальнейшем развитии, например, о строительстве параллельных дорог [4, 5] или проведении других мероприятий, повышающих эффективность и качество обслуживания территорий, расположенных вдоль коридора.
Наряду с перечисленными долгосрочными мероприятиями по развитию инфраструктуры транспортного коридора есть и другие задачи, эффективность решения которых повышается при использовании информации с детекторов в режиме реального времени. К таким задачам можно отнести следующие:
- оперативное изменение скорости движения с помощью переменных знаков ограничения скорости (с целью повышения пропускной способности и безопасности движения);
- оперативное информирование водителей об изменении состояния дорожного движения на отдельных участках;
- управление доступом к скоростным дорогам на въездах (ramp metering) для предотвращения образования заторов на отдельных участках транспортного коридора.
Последнее из перечисленных мероприятий требует наличия информации о распределении транспортных потоков вдоль рассматриваемого коридора на участке перед местом образования затора.
На рис.1 рассмотрена ситуация, когда на одном из направлений скоростной дороги возникает затор. При этом на некотором расстоянии L необходимо оперативно реализовать программу управления доступом к скоростной дороге.
Для реализации такой программы требуется матрица корреспонденций, полученная для данного участка в режиме реального времени. При этом длина такого участка должна быть ограничена. Это связано с тем, что интенсивность движения транспортных средств по отдельным направлениям не является постоянной величиной. На рис. 2 рассмотрен пример одновременного измерения интенсивности движения на трех пунктах, где размещены детекторы транспорта (рис. 2,а). При значительных расстояниях между пунктами замеров за время, необходимое для проезда от первого пункта замера ко второму, интенсивность движения на участке первого пункта замера изменяется (рис. 2, б, в).
Рис. 1. Схема размещения детекторов транспорта на участках скоростной магистрали с указанием места
образования затора
Таким образом, в случае, если интенсивность движения на рассматриваемом участке изменяется в течение часа, то на последующих пунктах движения она будет отлична. Поэтому для восстановления матриц корреспонденций на транспортных коридорах необходимо использовать методы, устойчивые к таким отклонениям.
Известно, что для решения оптимизационных задач в условиях наличия грубых ошибок в результатах измерения применяются методы робастного оценивания [1, 3]. Одним из таких методов является метод робастного оценивания, разработанный в транспортной лаборатории ИрГТУ [2, 3]. Метод представляет собой решение оптимизационной задачи при смешанных двусторонних ограничениях, в которой минимизируются суммы абсолютных модулей отклонений, а также он представляет собой модифицированный метод наименьших модулей:
x.a..
j ij
(1)
Ëleil = lYi-Z
i=1 i=1 j=1
где ej - ошибки (остатки регрессии); y, - значения интенсивностей, замеренные на элементах улично-дорожной сети (на перегонах или поворотах); Xj - подлежащие оцениванию значения корреспонденций между районами; aj - элементы матрицы инциденций, показывающей, проходит ли данная корреспонденция через рассматриваемый элемент сети.
Ф ЫУ2 ф Муз
Рис. 2. Схема размещения детекторов транспорта на участках скоростной магистрали с указанием места
образования затора: а - размещение детекторов; б - изменение величины транспортного потока; в -несоответствие величины интенсивности движения, измеренной одновременно на разных пунктах замера
Еще одной особенностью применения детекторов для мониторинга транспортных потоков в российских условиях является наличие пересечений в одном уровне вдоль транспортного коридора (рис. 3). Результат измерения детектора, расположенного на подходе к пересечению, будет включать информацию о потоках с обоих направлений транспортного коридора. В этом случае необходимо либо рассматривать оба направления транспортного коридора одновременно при оценке распределения транспортных потоков на данном участке, либо искать способ выделения из результата измерения части потока, приходящего с противоположного направления, с последующим учетом только потоков с рассматриваемого направления транспортного коридора.
Рис. 3. Схема размещения детектора на подходе к пересечению в одном уровне
На рис. 4,а рассмотрен пример участка транспортного коридора, где для разных его элементов указаны направления движения, а также пронумерованы входящие и исходящие потоки. Формула (1) представляет собой матрицу корреспонденций х^ между условными транспортными районами (вершинами графа).
Для получения возможности отдельно рассматривать одно из направлений транспортного коридора предлагается описанную выше методику восстановления матриц корреспонденций, предложенную транспортной лабораторией ИрГТУ [2, 3], применить для каждого из пересечений рассматриваемого участка (рис. 4,б).
По результатам оценки распределения транспортных потоков для каждого из узлов графа рассматриваемого участка сети можно определить составляющую замера детектора, относящуюся к рассматриваемому направлению коридора (рис. 4,в).
Рис. 4. Определение исключаемых транспортных потоков при отдельном рассмотрении одного из направлений коридора: а - участок транспортного коридора с указанием номеров вершин, входящих и выходящих потоков; б -отдельное рассмотрение одного из узлов коридора; в - схема отдельного узла с обозначением исключаемых потоков; г - изменение исходных расчетных данных для рассматриваемого участка транспортного коридора
В результате исключения транспортных потоков обратного направления транспортного коридора часть результатов измерений детекторов, принимаемых в качестве исходной информации при оценке распределения транспортных потоков, будет скорректирована в соответствии с рис. 4,г и формулой (4):
О Х12 Х13 Х14 "^15 Х1б Х\7 Х1в
Х21 О Х23 Х24 Х25 Х2б Х27 Х2в
Х31 Х32 О Х34 *35 Х36 Х31 Х38
х41 х42 х43 0 х45 х4б х41 х4в
сумма
У1ВЫХ
У2ВЫХ УЗВЫХ У4
вых
5 1 Х52 Х53 Х54 0 Х56 Х5 7 Х58 У5Вых , (2)
Л61 Л62 л63 Х64 Х55 О Л67 Л68
Х71 Х12 Х13 Х14 Х65 Х76 0 Х78
ХВ1 Х82 Х83 Х84 Х85 Х86 Х87 О
сумма
Убвых У7ВЫХ Уввых
где х^ - величина транспортного потока из вершины / в вершину ], авт./ч; ув ых - суммарная интенсивность движения на выходе из вершины /; у;-вх - суммарная интенсивность движения на входе в вершину ].
У' 1вх = У1вх
у\ = О
} 1вых
У 2вх = Угвх — хзг — х4'г у'гвых = У2ВЫХ ~~ Х21 У Звх = Узвх - Х4'з
У 3 в ы х = Уз в ы х _ Х3 1 _ Х3 2, (3)
где у;вх и ув ых - соответственно суммарные интенсивности движения на входе в вершину } и выходе из вершины
/; У'^вх и У '¡вых - соответственно суммарные скорректированные интенсивности движения на входе в вершину ] и
выходе из вершины /; х^ - величина транспортного потока из вершины / в вершину] в соответствии с рис. 4,в.
сумма
У 1вых У 2вых У Звых У 4вых
У5вых ■ (4)
У бвых У 7вых У 8ВЫХ
сумма у,1вх у,2вх У'звх у,4вх у5вх у'бвх у,7вх у8вх
0 Х12 Х13 х14 Х15 х16 х17 Х18
0 0 Х23 Х24 Х25 Х26 Х27 Х28
0 0 0 Х34 х35 Х36 Х37 Х38
0 0 0 0 х45 Х46 Х47 X 03
0 0 0 0 0 Х56 Х57 * ш 03
0 0 0 0 0 0 Х67 Х68
0 0 0 0 0 0 0 Х78
0 0 0 0 0 0 0 0
Предложенная методика была протестирована на примере транспортного коридора, проходящего через Ангарск, Иркутск и Шелехов (рис. 5). При этом в состав подготовительных работ данного исследования входила оценка характера изменения транспортных потоков на рассматриваемом участке данного коридора.
В результате исследования дневных колебаний интенсивности движения на участках рассматриваемого транспортного коридора (рис. 6) было выполнено моделирование дорожного движения с применением программного продукта У18Б!М (РТУ). По результатам моделирования было установлено влияние дневных колебаний транспортных потоков на точность результатов измерений интенсивности движения, получаемых с детекторов транспорта, расположенных на удалении друг от друга (рис. 7).
Из рис. 7 видно, что начиная с удаленности, близкой к 15 км, происходит значительный рост отклонения измеряемых значений. Это позволяет рекомендовать предельные расстояния, в рамках которых возможно оперативное управление транспортными потоками в транспортных коридорах.
Для оценки качества значений корреспонденций, восстановленных с применением предложенной методики, была использована статистика С^^МЭЕ), показывающая, насколько велико расхождение сравниваемых матриц корреспонденций:
- )2 _
СУ (КМ8Е) = \\ -/ х, (5)
К п
где Хц и x2j - соответствующие значения корреспонденций в первой и второй матрицах; n - общее количество корреспонденций; х- среднее значение корреспонденций для сравниваемой матрицы.
Рис. 5. Картограмма интенсивностей (дата замера 05.02.2009 г.) движения транспорта на рассматриваемом участке транспортного коридора в вечерний час пик (авт./ч)
Рис. 6. Распределение интенсивности движения в сечении транспортного коридора со стороны г. Ангарска в
течение дня
0,14
0,12
0,10
5 0,08 &
о
| 0,06
с
о
о ю
< 0,04
0,02
0,00
у = 0,135417471 0 о з. --
1--° / ° у = 0,1066+0,0006*х г = 0,7243 о
/ °
0 / о /
/ У = 0.0027*ехр(0,2741*х) / г = 0,9758
10
15
20
25
30
35
Удаленность детекторов от рассматриваемого сечения, км
Рис. 7. Зависимость величины абсолютного отклонения между результатами замеров детекторов от величины
удаленности одного детектора от другого
Рис. 8. Зависимость показателя точности результатов оценки восстановления матриц корреспонденций
^МЭЕ) от величины оцениваемой корреспонденции
Результаты исследования показали наличие влияния величины оцениваемой корреспонденции на значение данной статистики. С ростом величины оцениваемой корреспонденции происходит снижение величины ошибки. Полученные результаты дают возможность качественно характеризовать данные, получаемые в результате применения предложенного метода восстановления матриц корреспонденций по замерам с детекторов транспорта.
Предложенная методика позволяет получать исходные данные по текущему состоянию дорожного движения в транспортном коридоре и может быть использована в дальнейшем при оперативном управлении транспортными потоками, а также для решения других сопутствующих этому задач.
Библиографический список
1. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессия. M.: Финансы и статистика, 1981. 302 с.
2. Лагерев Р.Ю. Оценка матриц корреспонденций транспортных потоков по данным интенсивности движения: дис...канд. техн. наук. Волгоград, 2007. 188 с.
3. Mихайлов А.Ю., Головных ИЖ Современные тенденции проектирования и реконструкции улично-дорожных сетей городов. Новосибирск: Наука, 2004. 267 с.
4. Access Management Guide // Indiana department of transportation, 2006. 158 p.
5. Access management manual. http://www.dot.state.oh.us/ planning/ AccessMgmt/ Manual_Default.htm
6. Highway Capacity Manual. / TRB Special Report N 87. - TRB, Washington, D.C., 1965. 398 p.
УДК 629.113.004
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ АНАЛИТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЧАЛЬНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВ ДВИГАТЕЛЯ ПО ПАРАМЕТРАМ ДАВЛЕНИЯ ВО ВПУСКНОМ КОЛЛЕКТОРЕ
1 9
А.И.Федотов1, А.Л.Фёдоров2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Контроль начального положения валов привода газораспределительного механизма можно осуществлять, используя в качестве диагностических параметров характеристики колебаний давления воздуха во впускном трубопроводе двигателя. Предложен метод расчета параметров динамики газообмена в двигателе при помощи уравнений электрических цепей. Ил. 2. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: математическое описание; диагностика; двигатель; газораспределительный механизм; вал привода впускных клапанов; фаза колебания давления; впускной трубопровод.
SETTING THE PROBLEM OF ANALYTICAL DETERMINATION OF INITIAL LOCATIONS OF ENGINE DISTRIBUTION SHAFTS BY PRESSURE PARAMETERS IN THE INTAKE MANIFOLD A.I. Fedotov, A.L. Fedorov
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Ikutsk, 664074.
The control of the initial position of gas distribution drive shafts can be performed using the characteristics of air pressure oscillations in the engine intake manifold as diagnostic parameters. A method for calculating the parameters of gas exchange dynamics in the engine by means of electric circuit equations is proposed. 2 figures. 3 sources.
Key words: mathematical description; diagnosis; engine; gas distribution mechanism; drive shaft for inlet valves; pressure oscillation phase; intake (inlet) manifold.
Одним из наиболее трудоемких процессов, выполняемых при поиске неисправностей в двигателях и их системах, является определение правильности установки начальных положений распределительных валов (НПРВ). Попытки контролировать НПРВ двигателя безразборными методами привели к необходимости исследования процессов газообмена во время его работы.
Аналитическое решение этой задачи было реализовано на основе математического моделирования. Для разработки модели была составлена структурная схема системы «Впускной трубопровод - цилиндр - КШМ - ГРМ - выпускной трубопровод» (рис. 1) и выявлены связи между её элементами.
На структурной схеме (рис. 1) наглядно показаны взаимодействие между элементами системы при ра-
боте двигателя внутреннего сгорания, а также влияние на исследуемый процесс кривошипно-шатунного (КШМ) и газораспределительного (ГРМ) механизмов. Схема позволяет выявлять причинно-следственные связи между элементами системы и определять параметры, с помощью которых можно контролировать правильность начального взаимного положения коленчатого и распределительных валов двигателя автомобиля.
В процессе наполнения цилиндра объём V воздуха из атмосферы поступает через воздушный фильтр во впускной трубопровод двигателя, в котором при помощи датчиков измеряется его температура ^С и функция расхода Jа(ne, Далее объём Vв воздуха поступает в блок дроссельной заслонки, где в зависимости от угла а^) её открытия изменяется до величи-
1Федотов Александр Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры автомобильного транспорта, тел.: (3952) 405080, e-mail: fai@istu.edu.ru
2Fedotov Alexander, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Motor Transport, tel.: (3952) 405080, e-mail: fai@istu.edu.ru
Фёдоров Алексей Леонидович, аспирант, тел.: (3952) 405136, e-mail.: fedorov_a.l@mail.ru Fedorov Alexei, Postgraduate, tel.: (3952) 405136, e-mail.: fedorov_a.l@mail.ru
