CC BY
62
УДК 625.72:656.11
ЕЛЕМЕНТИ СИСТЕМНОГО АНАЛІЗУ ПРИ ВИВЧЕННІ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНЬОЇ СИСТЕМИ МІСТА
Л.С. Абрамова, доцент, к.т.н., М.С. Чорнобаєв, аспірант, ХНАДУ
Анотація. Розглядаються питання визначення структурної і параметричної моделей автомобільно-дорожньої системи міста методами системного аналізу.
Ключові слова: системний аналіз, структурна модель, параметрична модель, транспортний потік, вулично-дорожня мережа.
Вступ
Автомобільний транспорт є сукупністю транспортних засобів, шляхів сполучення і структурних підрозділів, що забезпечують його функціонування [1].
Продуктивність автомобільного транспорту, його безпека, комфортність і собівартість багато в чому залежать від шляхів сполучення. Тому, при аналізі функціонування автомобільного транспорту в умовах міста, необхідно виділити й розглянути окремо автомобільно-дорожню систему міста (АДСМ), у якій реалізується транспортний процес.
Мета і постановка задачі
Основними елементами АДСМ є:
- вулично-дорожня мережа міста;
- транспортний потік;
- технічні засоби організації дорожнього руху.
Багатопараметричність, багатофункціональність, наявність зустрічних критеріїв при оцінці ефективності функціонування розглянутої системи, вимагає комплексного підходу до аналізу взаємодії її елементів і, по суті, є предметом системного аналізу.
Загальна модель АДСМ, яка дозволяє визначити об’єкт дослідження одночасно із точкою зору -суб'єкта і засобами реалізації цілей системи, представлена на рис. 1.
Взаємодію елементів АДСМ, відповідно до сукупності внутрішніх зв’ язків, можна розглядати як транспортний процес у рамках досліджуваної системи.
Об’ єктом дослідження є автомобільно-дорожня система міста.
Предметом наших досліджень є параметри, що характеризують процес функціонування АДСМ.
Методом досліджень обраний системний аналіз.
Розв’язок задачі
Відповідно до вимог методології системного аналізу при вивченні систем необхідно врахувати три основні аспекти, які визначають етапи у вивченні системи [2]:
- структурний аналіз;
- параметричний аналіз;
- функціональний аналіз.
Структурний аналіз АДСМ дозволяє виявити взаємодію елементів системи і визначити основні параметри, що характеризують зв’ язки між елементами досліджуваної системи. Структурна модель АДСМ наведена на рис. 2.
Побудова параметричної моделі системи дозволяє визначити групу факторів, які характеризують стан системи і умови її функціонування. Суть параметричного аналізу полягає в обґрунтуванні необхідної й достатньої сукупності факторів, які дозволяють визначити властивості й оцінити ефективність досліджуваної системи.
При дослідженні параметрів автомобільно-дорожньої системи міста, слід розглядати модель взаємодії трьох підсистем - дорожнього руху (ДР), транспортної мережі міста (ТММ) і органів управління (ОУ) на автомобільних дорогах і вулицях.
Ціль дослідження полягає у виявленні парамет- Під дорожнім рухом розуміють сукупність суспі-
рів, що характеризують елементи і зв’язки льних відносин, що виникають у процесі перемі-
АДСМ, які впливають на ефективність транспор- щення людей і вантажів за допомогою транспортного процесу. тних засобів або без таких у межах доріг [6].
Об’єкт Транспортний потік
Суб’єкт Вулично-дорожня мережа
Засіб
Організація дорожнього руху
Рис. 1. Загальна модель АДСМ
Рис. 2. Структурна модель АДСМ: q - щільність ТП; Кс - склад ТП; V - швидкість ТП; N - інтенсивність ТП; Р - пропускна здатність ВДМ и її елементів
У рамках розглянутої АДСМ вплив людини, як учасника ДР, нами не розглядається. Інші елементи дорожнього руху, транспортний потік і дорожні умови (ДУ), можуть бути описані певним набором характеристик.
Рух потоку автомобілів описується безліччю параметрів. Основними характеристиками ТП є [3]: швидкість V, щільність q, інтенсивність N і склад ТП Кс. Інші характеристики ТП можуть бути визначені шляхом аналітичних розрахунків на підставі значень основних параметрів.
Дорожні умови визначаються сукупністю геометричних параметрів і транспортно-експлуатаційних якостей дороги [4]. До постійних параметрів відносять: поздовжній і поперечний профіль, радіуси кривих у плані, довжину прямих ділянок та інші. Змінними є параметри дороги, що змінюються в результаті сезонних коливань метеорологічних умов і стану утримання дороги, це: стан покриття й узбіч, інженерного устаткування доріг, видимість в плані та ін.
Найважливішими критеріями, що характеризують функціонування дороги, є пропускна здатність Р, ширина проїзної частини Впч, кількість смуг руху т, радіуси поворотів Як і стан дорожнього покриття (СДП) [3].
Транспортна мережа міста характеризується типом планування (ТПЛ) і конфігурацією вулично-дорожньої мережі (ВДМ). Відомі вісім принципових геометризованих схем планування ТММ [5]:
вільна, радіальна, радіально-кільцева, трикутна, прямокутна, прямокутно-діагональна, гексагональна й комбінована. Кожна схема планування визначає характерний для неї тип перетинання вулиць. За типом перетинань виділяють такі види: т-подібне (Т), х-подібне (Х), п’яти й більше доріг (П), кільцеве (ДО) і перетинання в різних рівнях (ПРР).
Планування міста визначає конфігурацію ВДМ, її щільність, відстань між перетинаннями і ступінь складності транспортних вузлів. Найбільш важливими характеристиками структури ВДМ міста є [5]: коефіцієнт непрямолінійності сполучення Кнепр, пропускна здатність ВДМ (ПЗ) і щільність ВДМ міста РвдМ. Значення параметра щільності ВДМ впливає на ефективність функціонування міської транспортної системи в цілому і її підсистеми - АДСМ, зокрема.
Управління розвитком і функціонуванням АДСМ є комплексом цілеспрямованих впливів на систему та її елементи. У рамках проведених досліджень як органи управління ДР розглядаються керуючі впливи законодавчої бази (ЗБ) і автоматизованих систем управління дорожнім рухом (АСУДР).
Закон України (ЗУ) «Про дорожній рух», законодавчі акти, укази, ДСТУ, міжнародні конвенції (МК) «Про дорожній рух» і «Про дорожні знаки» визначають загальну законодавчу базу, на підставі якої діють органи контролю, управління та
Рис. З. Параметрична модель АДСМ
організації дорожнього руху. Особливо потрібно виділити правила дорожнього руху (ПДР), які встановлюють єдиний порядок ДР на всій території України і вимоги до учасників дорожнього руху, а також визначають норми їхньої поведінки на дорозі.
Автоматизована система управління дорожнім рухом складається з комплексу технічних, програмних й організаційних заходів, що забезпечують збір та обробку інформації про параметри ТП і на основі цього формують оптимальне управління ДР [5].
Оскільки оптимізація управління неможлива без одержання інформації про ТП, то одним з основних елементів АСУДР є підсистема збору інформації (ПЗІ) значень основних параметрів ТП. Технічними засобами ПЗІ є детектори транспорту (ДТ).
Обробка отриманих результатів і формування керуючих впливів здійснюється в керуючому обчислювальному комплексі. Реалізація управляючих впливів покладена на технічні засоби управління ДР, у складі АСУДР, до яких відносять: транспортні світлофори (ТС), пішохідні світлофори (ПС), дорожні знаки (ДЗ), керовані знаки (КЗ) і дорожні контролери (ДК) [6].
На підставі розглянутих елементів АДСМ та їхніх параметрів, а також логічної структури АДСМ, нами запропонована параметрична модель досліджуваної системи, що представлена на рис. 3.
Висновки
Запропонована параметрична модель АДСМ має фундаментальне значення в дослідженні функціонування системи, що полягає у забезпеченні ком-
плексності і коректності визначення основних параметрів елементів, що характеризують, систему.
На наступному етапі системного аналізу потрібно побудувати функціональну модель досліджуваної системи. Морфологічний і функціональний описи системи взаємозалежні. Опис морфології внутрішніх процесів АДСМ формує вихідні дані для визначення параметрів у функціональній моделі.
Функціональний аналіз дозволить вивчити роботу АДСМ у цілому, з огляду на її призначення, склад, структуру, взаємодію підсистем, визначити процеси, що відбуваються в системі, і взаємодію системи із зовнішнім середовищем.
Література
1. Аксенов И.Я. Единая транспортная система:
Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 1991. -383 с.
2. Шарапов О.Д., Дербенцев В.Д., Семьонов Д.Є.
Системний аналіз. - К.:КНЕУ, 2003. - 154 с.
3. Сильянов В. В. Теория транспортных потоков в
проектировании дорог и организации движения. - М.: Транспорт, 1977. - 303 с.
4. Васильев А.П., Фримштейн М.И. Управление
движением на автомобильных дорогах. - М.: Транспорт, 1979. 296с.
5. Фишельсон М. С. Транспортная планировка
городов: Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 1985. - 239 с.
6. Кременец Ю.А., Печерский М.П., Афанасьев
М.Б. Технические средства организации дорожного движения: Учебник для ВУЗов. -М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. - 279 с.
Рецензент: М.А. Подригало, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 18 травня 2006 р.
