CC BY
148
УДК 656.056+656.11+656.13
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДОРОЖНОЙ СЕТИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СРЕДСТВ ТРАНСПОРТНОЙ ТЕЛЕМАТИКИ
А.Н. Новиков, В.А. Голенков, Ю.Н. Баранов, А.А. Катунин, А.С.Бодров
Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, получены результаты научно - исследовательской работы по обследованию улично-дорожной сети г. Орла. Проведен анализ количественного и качественного состава транспорта, предложена и апробирована новая методика проведения исследования. Предложены организационно-технические и организационно-архитектурные мероприятия по увеличению пропускной способности улицы, а также технические решения по повышению безопасности пешеходов на основе моделирования в системе РТУ-УШЮЫ.
Ключевые слова: автомобиль, транспортный поток, дорожное движение, интенсивность, светофор, пешеход.
Главная проблема, с которой сталкивается сегодня автомобильный транспорт в городе, - это транспортные пробки, которые возникают по ряду причин. Одной из главных причин транспортных пробок является рост автомобильного транспорта, сопровождающийся увеличением интенсивности движения на улично-дорожной сети города. Это происходит вследствие того, что инфраструктура города не успевает развиваться с такой же интенсивностью, с какой растет количество автомобилей [1].
Строительство качественныхдорог с удобными развязками - первоочередная задача. Для решения проблемы бездорожья необходимо строить дороги-дублеры, мосты, туннели, подземные переходы, эстакады, объезды вокруг города.
С другой стороны, заглядывая в будущее, процесс дорожного строительства в городе не будет вечным, и дорог может быть недостаточно. Также строительство новых дорог является дорогим и трудоемким процессом, требующим значительного времени. Следовательно, на первый план выходят организационные меры по решению транспортной проблемы при использовании современных методов управления дорожным движением, в том числе и определение режимов работы светофоров в условиях возникновения транспортных заторов на основе изучения интенсивности движения на конкретном объекте[2].
Анализ исследований в данной области. В области организации движения ведутся исследования учеными, так, Плотников А.М., Григорьева В.С. и др. разработали методику повышения безопасности дорожного движения на одноуровневых малополосных регулируемых пересечениях транспортно-пешеходных потоков с «неуравновешенным» по интенсивно-
сти движением встречных транспортных потоков, вывели социальноэкономический эффект от модернизации такого типа пересечений по указанной методике. Агуреев И.Е., Пышный В. А. разработали методику моделирования загрузки улично-дорожной сети г. Тула. Кретов А.Ю., Митю-гин В.А., Пышный В.А., Фролов Н.А. предложили комплексную методику оценки состояния транспортных потоков на улично-дорожной сети. Основой оптимизации дорожного движения должно выступать комплексное обследование существующей улично-дорожной сети. Вопросам оптимизации дорожного движения путем модернизации улично-дорожной сети (УДС) уделяется большое внимание зарубежными и российскими учеными. В частности, предложена методика предупреждения сетевых транспортных заторов на основе изучения направления транспортного потока, его интенсивности и др. Авторы приходят к выводу, что основой оптимизации дорожного движения должно выступать комплексное обследование существующей УДС, и наиболее оптимальными методами для этого выступают реконструкция существующей УДС и, в частности, оптимизация работы светофоров [2-7].
Результаты.
Орёлявляется крупным транспортным узлом. Здесь сходятся 7 автомобильных магистралей федерального и регионального значения: М2 (Е 105), Р92, Р119, Р120, А142 (Е 93). Формирование г. Орла как важного транспортного узла обусловлено выгодным географическим положением города на границах экономических районов.
Улично-дорожная сеть г. Орла существенно отстает от темпов автомобилизации. Большинство дорог построены в 60-е годы прошлого века. Проведен анализ уровня автомобилизации по районам города. По состоянию на 01.01.2013 г. в городе зарегистрировано более 120 тысяч единиц транспорта. Ежегодный прирост составляет 10 тысяч единиц транспорта. Автомобилизация населения областного центра составила 377 авто/1000 чел., а по области - 258 авто/1000 чел.(рис. 1, 2).
600 500 400 300 200 100 0
2009 2010 2011 2012 2013
Кол-во авто на 1000 жителей Кол-во автомобилей, тыс.авто
Рис. 1. Уровень автомобилизации Орловской области (по состоянию на 01.01.2014 г.)
129
Предложена усовершенствованная методика для изучения транспортных потоков на УДС города, позволяющая более точно и объективно определять пиковые значения интенсивности движения транспорта с целью дальнейшего моделирования транспортного потока на основе системы РТУ-УШОК [8-11].
в Советский р-н
и Железнодорожный р-н
-Заводской р-н 1 Северный р-н
Рис. 2. Уровень автомобилизации г. Орла по районам города (по состоянию на 01.01.2014 г.)
Сущность методики заключается в том, что исследования проводятся в трех временных промежутках, с наибольшей загруженностью транспортной сети: в утренние часы с 7 до 9, обеденное время с 12 до 14, в конце рабочего дня с 17 до 19, в середине недели, а также перед выходными днями. Каждому примыканию на перекрестке присваивается буквенное обозначение, позволяющее идентифицировать направления движения транспорта в таблицах, на схемах и графиках. Полученный видеоматериал обрабатывается, ведется подсчет по категориям транспортных средств в каждом направлении на перекрестке с учетом режима работы светофорного объекта. С использованием коэффициентов приведения различных категорий транспорта к легковому автомобилю вычисляются загруженность и интенсивность движения по каждому направлению на перекрестках. Данные заносятся в сводные таблицы и строятся графики интенсивности движения [10].
Для апробации предложенной методики была выбрана улица Нау-горское шоссе г. Орла.
Наугорское шоссе относится к категории магистральных транспортно-пешеходных улиц районного значения регулируемого движения с пересечениями в одном уровне.Имеет 4 полосы движения, по 2 в каждом направлении с двойной сплошной разделительной линией разметки, минимальная ширина каждой полосы 3,5 м, расчетная скорость движения 70 км/ч, скорость движения транспортного потока 50 км/ч, расчетная пропускная способность одной полосы для движения транспорта согласно нормативным показателям 500 авт./ч. С учетом коэффициента распределения
для второй полосы 0,85 пропускная способность составляет 925 авт./ч в каждом направлении.
Рис. 3. Схема Наугорского шоссе с наиболее загруженными участками: 1 - пересечение с ул. Лескова; 2 - пересечение с ул. Цветаева;
3 - пересечение в районе ТЦ «Европа»
Транспортные потоки разделены двойной сплошной линией разметки с разрывами для проезда транспорта на примыкающие территории. Три перекрестка со светофорным регулированием, два из которых несут стратегическую важность для улицы в целом. Шесть перекрестков, регулируемых правилами проезда согласно установленным знакам приоритета. Три пешеходных нерегулируемых перехода, четыре пешеходных перехода со светофорным регулированием. Остановки общественного транспорта в количестве 9 шт. без расширительных карманов. На всем протяжении шоссе в темное время суток организовано искусственное освещение. Скорость движения ограничена 40.. .60 км/ч.
Основной поток транспорта движется непосредственно по Наугор-скому шоссе. Можно отметить наиболее проблемные места образования затруднений при движении: 1 - пересечение с ул.Лескова, 2 - пересечение с ул.Цветаева, 3- пересечение в районе ТЦ «Европа» (рис. 3).
По результатам исследования основную долю транспортного потока Наугорского шоссе составляет легковой транспорт с интенсивностью движения 6617 авт./ч, что составляет 69,63% от общего числа транспортных средств. Коммерческий транспорт включает грузовые автомобили грузоподъемностью до 3 т, от 3 до 5 т, свыше 5 т, а также не маршрутные
автобусы, что составляет 15,5% трафика и 1473 авт./ч, соответственно общественный пассажирский транспорт - 14,87% и 2827,5 авт./ч (рис.4).
* Легковые тс
и Коммерческие тс
и Общественный пассажирский транспорт
Рис. 4. Количественный и качественный состав транспортного потока по Наугорскому шоссе
Наугорское шоссе - ул. Лескова. Пересечение имеет СОД с двухфазным разъездом транспортных и пешеходных потоков (рис.5 - 8). В период наблюдений установлено, что при образовании пробки или затруднении движения в направлении ВА время, затрачиваемое на проезд данного пересечения водителем, составляет от 12 до 25 минут, что подтверждается анализом интенсивности движения. Так, пиковые значения наблюдаются с 12-00 до 14-00 и составляют 1680.. .1806 автомобилей в зависимости от дня недели (рис.6). Наряду с этим наблюдались постоянные нарушения водителями проезда перекрестка из крайнего правого ряда в направлении ВА, что напрямую влияет на безопасность дорожного движения и аварийность на пересечении.
Рис. 5. Схема Наугорского шоссе
Рис. 6. Схема ул. Лескова
■/// / / ///// /
Фаза 1 (30 с) Фаза 2 (30 с)
Рис. 7.Существующая СОД «двухфазного» разъезда транспортных и пешеходных потоков пересечения Наугорского шоссе иул.Лескова
1800
200
0
07:00-09:00 12:00-14:00 17:00-19:00
временной промежуток
2000 1800 1600 1400 £1200 11000 § 800 £ 600 400 200 0
07:00-09:00 12:00-14:00 17:00-19:00
временной промежуток
а б
Рис. 8. Пиковые интенсивности движения через пересечение Наугорского шоссе иул.Лескова: а - понедельник - четверг;
б - пятница
Є
Для данного пересечения необходима оптимизация СОД, которая обеспечит увеличение направлений движения по полосам, что повысит пропускную способность пересечения в данном направлении при одно-
временном сохранении пропускной способности пересечения в других направлениях.
В ходе модернизации СОД разъезда транспортных и пешеходных потоков фазы 2 предлагается уширение проезжей части, что позволит организовать движение по направлению ВА по двум полосам и одновременно с этим выделить отдельную полосу в направлении ВС. Для организации пешеходных потоков предлагается организовать на светофорном объекте выделенную светофорную фазу (рис. 9).
Предлагаемые решения позволят увеличить пропускную способность пересечения в целом на 27%, том числе по направлению ВА до 50%, и время проезда пересечения составит от 5 до 7 минут в пиковые периоды интенсивности движения.
Рис. 9. Модернизированная СОД разъезда транспортных потоков фазы 2 (30 с) пересечения Наугорского шоссе иул.Лескова
Процесс моделирования улично-дорожной сети на пересечении Наугорского шоссе и ул. Лескова. В ходе моделирования в систему РТУ-VISЮN были последовательно занесены элементы уличной инфраструктуры, такие, как проезжая часть, разметка, пешеходные переходы, светофоры, остановки общественного транспорта (рис. 10 - 14), а также количество транспортных средств и пешеходов (рис. 5,6), полученных в результате обследования.
Рис. 10. Создание проезжей части
Рис. 11. Окно для ввода характеристик проезжей части
Рис. 12. Маршрутные ТС
Рис. 13. Расстановка светофорных объектов на созданную проезжую часть
Рис. 14. Корректировка фаз светофорного регулирования
По результатам исследования УДС на пересечении Наугорского шоссе и ул. Лескова было проведено моделирование дорожного движения, позволяющее прогнозировать изменение интенсивности в зависимости от условий движения и технических средств организации дорожного движения (рис. 15).
Рис. 15. Моделирование дорожного движения в системе PTV-VISION
Аналогичные исследования были проведены и на пересечении Наугорского шоссе и ул. Цветаева и на Наугорском шоссе в районе ТЦ «Европа», а также на 17 основных пересечениях города.
Предложенные организационные мероприятия по модернизации улично-дорожной сети Наугорского шоссе позволят увеличить пропускную способность улицы в целом на 48%, что повысит уровень безопасности дорожного движения на исследуемой улице.
Отработана методика совершенствования дорожного движения улично-дорожной сети города путем модернизации СОД транспортных и пешеходных потоков по конкретным пересечениям.
Список литературы
1. Основы обеспечения безопасности в системе «человек - машина -среда»[Текст] / Ю.Н. Баранов [и др.] // Вестник НЦБЖД. 2014. № 1 (19). С. 73-76.
2. Живоглядов В.Г. Теоретические принципы возникновения и упреждения заторовых состояний на автодорогах [Текст] / В.Г. Живоглядов, О.Н. Бахтина // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2004. №3. С. 103-105.
3. Методика предупреждения сетевых транспортных заторов [Текст] / Р.Ю. Лагерев [и др.] // Вестник НЦБЖД. 2010. №5. С. 82-88.
4. Abu-Lebdeh. Ghassanand Rahim F. Benekohal. "Genetic Algorith-mfor Traffic Signal Controland Queue Management of Oversaturated TwoWay Arterials" In Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board No. 1727, TRB, National Research Council, Washington, DC, 2000. P. 61-67.
5. Chang Tang-Hsien and Jen-Ting Lin. “Optimal Signal Timing for an Oversaturated Intersection”, Transportation Research Part B. Vol. 34. P. 471 -491, 2000.
6. Signal Timing Under Saturated Conditions / FHWA-H0P-09-008, 2008. 80 p.
7. Даутов Ф.М., Загидуллин Р.Р. Исследование параметров транспортного потока южной части Московского района г. Казани в условиях реконструкции транспортной системы [Текст] // Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: настоящее и будущее: Материалы III Международной научно-практической конференции в рамках форума «Безопасность и связь». Ч. I. Казань: ГБУ «Научный центр безопасности жизнедеятельности», 2014. С. 596-603.
8. Обследование пассажиропотоков на сезонных маршрутах города Орла [Текст] / А.Н. Новиков [и др.] // Мир транспорта и технологических машин. 2013. № 4 (43). С. 77-85.
9. Комплексное обследование улично-дорожной сети города Орла (на примере ул. «Наугорское шоссе») [Текст] / В.А. Голенков [и др.] // Мир транспорта и технологических машин», №1 (44), 2014.С. 96-106.
10. Модернизация улично-дорожной сети города Орла
(на примере Наугорского шоссе) [Текст] / А.Н. Новиков [и др.] //
Мир транспорта и технологических машин», №2 (45), 2014.
С. 83-97.
11. А. Novikov, A. Katunin The impact of motor vehicles on the envi-
ronment of regional centers of Russia. Transport. International journa lISSN 1648-3480 Vol. 29, Issue 2, 2014.
Новиков Александр Николаевич, д-р техн. наук, проф., проректор, зав. кафедрой, bar20062@yandex.ru, Россия, Орел, Институт транспорта, Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс,
Голенков Вячеслав Александрович, д-р техн. наук, проф., президент, presi-dentaostu.ru. Россия, Орел, Государственный университет - учебно-научнопроизводственный комплекс,
Баранов Юрий Николаевич, д-р техн. наук, проф., bar20062@,vandex.ru. Россия, Орел, Институт транспорта, Государственный университет - учебно-научнопроизводственный комплекс,
Катунин Андрей Александрович, канд.техн. наук, доц., katunin57agmail.com, Россия, Орел, Институт транспорта, Государственный университет - учебнонаучно-производственный комплекс,
Бодров Андрей Сергеевич, канд.техн. наук, доц., andrev bodrov78@mail.ru, Россия, Орел, Институт транспорта, Государственный университет - учебнонаучно-производственный комплекс
IMPROVEMENT OF THE ROAD NETWORK TO ENHANCE THEIR CAPACITY WITH USE
OF MEANS OF TRANSPORT TELEMATICS
A.N. Novikov, V.A. Golenkov, YU.N. Baranov, A.A Katunin, A.S. Bodrov
An analytical review of modern scientific-technical, normative, methodical literature, the results of research work on the survey of street-road network of the city of eagle. The analysis of the quantitative and qualitative composition of transport, proposed and tested a new method for the study. The organizational-technical and organizational-architectural activities to increase the capacity of the streets, as well as technical solutions to improve the safety ofpedestrians on the basis of modelling in the system PTV-VISION
Key words: car, the traffic flow, traffic intensity, traffic lights, pedestrian.
Novikov Alexander Nikolaevich, doctor of technical sciences,professor, the prorektor, head ofchair, bar20062@yandex.ru, Russia, Orel, Transportation Institute, State University of Educational, Scientific and Production Complex,
Golenkov Vyacheslav Aleksandrovich, doctor of technical sciences, professor, the president, president a ostu. ru, Russia, Orel, State University Teaching and scientific-industrial complex,
Baranov Yuri Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, bar20062@vandex.ru. Russia, Orel, Transportation Institute, National Institute of Training and Research Complex,
Katunin Andrey Aleksandrovich, candidate of technical sciences, assistant, katu-nin5 7@gmail. com, Russia, Orel, Transportation Institute, National Institute of Training and Research Complex,
BodrovAndrew Sergeevich, candidate of technical sciences, assistant, andrey bodrov78@,mail.ru, Russia, Orel, Transportation Institute, National Institute of Training, Research and Production Complex
УДК 519.6: 656.13: 537.8
РАЗВИТИЕ СИНЕРГЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ
И.Е. Агуреев, А.В. Гладышев
Рассмотрены некоторые автономные диссипативные системы обыкновенных дифференциальных уравнений, используемые в исследованиях транспортных систем. Построены и приведены последовательности существующих в них сингулярных аттракторов, обосновывающие мультиаттракторную природу моделей. Выполнен предварительный анализ их бифуркационного поведения, соответствующего современным представлениям теории динамического хаоса (теории Фейгенбаума - Шарковского-Магницкого).
Ключевые слова: нелинейная диссипативная система, нерегулярный аттрактор, логистика, математическое моделирование, логистические системы, обыкновенные дифференциальные уравнения.
Современный этап развития моделирования транспортных систем включает в себя не только моделирование «физической» части вопроса, но и воспроизведение в модели ее «экономической» части. Это подчеркивает разнородность описываемых систем. Данный тезис позволяет относить логистические системы как к техническим, так и к экономическим системам в зависимости от рассматриваемых в конкретной модели закономерностей. В настоящее время в экономической литературе достаточно часто упоминается об использовании синергетики в экономике и, в частности, в менеджменте и логистике. Все больше и больше в экономических моделях транспортных систем встречается терминов, присущих синергетике: «бифуркация», «катастрофа» и т.д. Как правило, данные термины используют для обозначения качественных изменений исследуемой модели, и они наиболее присущи физическим системам. Компонентом, объединяющим «физику» и «экономику» транспортных систем, является синергетика и ее методы.
Предпосылками использования методов синергетики в моделировании транспортных систем, вероятно, является нелинейность протекающих в системе процессов. Транспортные системы с позиции нелинейной дина-
