Характеристики транспортных потоков

Наиболее необходимыми и часто применяемыми характеристиками транспортного потока являются интенсивность транспортного потока, его состав по типам транспортных средств, плотность потока, скорость движения, задержки движения. Интенсивность транспортного потока определяется как число транспортных средств, проезжающих через сечение дороги за единицу времени. В качестве расчетного периода времени для определения интенсивности движения принимают год, месяц, сутки, час и более короткие промежутки времени в зависимости от поставленной задачи наблюдения и средств измерения.

На улично-дорожной сети можно выделить отдельные участки и зоны, где движение достигает максимальных размеров, в то время как на других участках оно в несколько раз меньше. Такая пространственная неравномерность отражает прежде всего неравномерность размещения грузообразующих и пассажирообразующих пунктов и мест их притяжения. Неравномерность может быть выражена как доля интенсивности движения, приходящаяся на данный отрезок времени, либо как отношение наблюдаемой интенсивности к средней за одинаковые промежутки времени.

Необходимо отметить, что в литературе по дорожному движению вследствие неравномерности транспортных потоков по времени часто применяют понятие объем движения в отличие от интенсивности движения. Под объемом движения понимают фактическое число автомобилей, проехавших по дороге в течение принятой единицы времени, полученное непрерывным наблюдением за обозначенный период. Неравномерность транспортных потоков проявляется не только во времени, но и в пространстве, то есть по длине дороги и по направлениям. Для характеристики пространственной неравномерности транспортного или пешеходного потока могут быть также определены соответствующие коэффициенты неравномерности по отдельным улицам и участкам дорог. Наиболее часто интенсивность движения транспортных средств и пешеходов в практике организации движения характеризуют их часовыми значениями.

При исследованиях и проектировании организации движения приходится прибегать к описанию транспортных потоков математическими методами. Первостепенными задачами, послужившими развитию моделирования транспортных потоков, явились изучение и обоснование пропускной способности магистралей и их пересечений. Поведение транспортного потока очень изменчиво и зависит от действия многих факторов и их сочетаний. Наряду с такими техническими факторами, как транспортные средства и сама дорога, решающее влияние на него оказывают поведение водителей и пешеходов, а также состояние сред движения.

Основы математического моделирования закономерностей дорожного движения были заложены в 1912 году русским ученым профессором Г.Д.Дубелиром. Первая попытка обобщить математические исследования транспортных потоков и представить их в виде самостоятельного раздела прикладной математики была сделана Ф.Хейтом. Известные и нашедшие практическое применение в организации дорожного движения математические модели можно разделить на две группы в зависимости от подхода. Это детерминированные и вероятностные, то есть стохастические.

К детерминированным относятся модели, в основе которых лежит функциональная зависимость между отдельными показателями, например, скоростью и дистанцией между автомобилями в потоке. При этом принимается, что все автомобили удалены друг от друга на одинаковое расстояние. Стохастические модели отличаются большей объективностью. В них транспортный поток рассматривается как вероятностный, случайный процесс. Например, распределение временных интервалов между автомобилями в потоке может приниматься не строго определенным, а случайным.

Для уточнения взаимного пространственного положения движущихся транспортных средств введено такое понятие, как динамический габарит транспортного средства. Данный параметр определяют как сумму длины транспортного средства, дистанции безопасности и зазора до остановившегося впереди автомобиля. Для легковых автомобилей этот зазор колеблется в пределах 1-3 метров. Известно по крайней мере три подхода к определению динамического габарита.

При расчете минимальной теоретической дистанции исходят из абсолютно равных тормозных свойств пары автомобилей и учитывают только время реакции ведомого водителя. Тогда динамический габарит состоит из суммы длины транспортного средства, зазора и произведения скорости и времени реакции водителя. В этом случае возможная интенсивность транспортного потока не имеет предела по мере увеличения скорости. Однако это не соответствует реальным характеристикам водителей и приводит к завышению возможной интенсивности потока. Здесь главную роль играет практическое значительное увеличение времени реакции при высоких скоростях.

При расчете на полную безопасность исходят из того, что дистанция безопасности должна быть равна полному остановочному пути заднего автомобиля. Такой подход больше соответствует требованиям обеспечения безопасности движения при скоростях, превышающих 90 километров в час. Наиболее же реальный подход основан на той предпосылке, что при расчете дистанции безопасности надо учитывать разницу тормозных путей автомобилей, а также то обстоятельство, что лидер в процессе торможения также перемещается на расстояние, равное своему тормозному пути. В результате изучения транспортных потоков высокой плотности и специальных экспериментов, проведенных американскими специалистами, была предложена теория следования за лидером, математическим выражением которой является микроскопическая модель транспортного потока.

Микроскопической ее называют потому, что она рассматривает элемент потока, пару следующих друг за другом транспортных средств. Особенностью этой модели является то, что в ней отражены закономерности комплекса «водитель-автомобиль-дорога-среда», в частности, психологический аспект управления автомобилями. Он заключается в том, что при движении в плотном транспортном потоке действия водителя обусловлены изменениями скорости лидирующего автомобиля и дистанции до него.

Сергей ЗОЛОТОВ

Транспортные потоки - это часть материальных потоков между производителями и потребителями. Они характеризуются объемом, направлением и дальностью. Мощность потока измеряется объемом груза, транспортируемым в единицу времени.

Динамической характеристикой потока служит коэффициент неравномерности - отношение максимального объема перевозок к среднему объему за рассматриваемый период.

Пробеги грузов обычно характеризуются средней дальностью перевозок, которая определяется как частное от деления грузооборота (т км) на объем отправления (т).

Отношение объема перевозок продукции к размерам ее производства называется коэффициентом перевозимости. Определяется применительно к транспортной системе в целом.

В качестве параметров регулирования транспортных потоков выступают: скорость перемещений и скорость доставки грузов, масса отправки, интервал отправления грузов.

Используемый транспорт для перемещения товаров

Транспортные средства служат для обеспечения материальных потоков между производителями и потребителями. Выступают в качестве катализатора экономики, обеспечивая высокий уровень ее активности.

Транспорт использует четыре основных компонента: пути, терминалы, подвижный состав и тяговые средства.

Путь представляет собой среду, по которой происходит движение. Пути бывают естественные (моря, реки, воздушное пространство) и искусственные (автомобильные и железные дороги, каналы и т.д.).

Терминал - это пункт, где кончается одна транспортная сеть и начинается другая. Терминал выполняет три функции: обеспечивает доступ к подвижному составу; обеспечивает легкую смену подвижного состава, работающего на данном пути; облегчает объединение (разъединение) потоков.

Тяговые средства приводят в движение подвижной состав.

В транспортной логистике объектом управления является подвижной состав, находящийся в каждый данный момент времени в состоянии абсолютного или относительного перемещения.

Различают следующие виды транспортных средств: железнодорожный, автомобильный, морской, речной, воздушный, трубопроводный, внутризаводской, внутрицеховый.

Железнодорожный транспорт - самый крупный грузоперевозчик страны. На его долю приходится более одной трети всего грузооборота страны. Железнодорожные перевозки наиболее рентабельны для таких грузов, которые можно перевозить в вагонах навалом (уголь, руда, песок, сельскохозяйственная и лесная продукция). Рентабельно перевозить автомобили и прицепы на специальных платформах. Железные дороги могут предоставлять и такие услуги как переадресование уже отгруженных товаров в другой пункт назначения прямо на маршруте, обработка товаров в ходе перевозки.

Автомобильный транспорт осуществляет в городах и между ними на небольших расстояниях основную массу грузовых перевозок. С помощью автомобильного транспорта груз может доставляться “от двери до двери” с необходимой степенью срочности, обеспечивается регулярность поставки. Основными недостатками этого вида транспорта являются: сравнительно высокая себестоимость перевозок, плата за которые взимается по максимальной грузоподъемности автомобиля; срочность разгрузки; возможность хищения груза и угона автотранспорта; сравнительно малая грузоподъемность.

Морской транспорт - самый крупный перевозчик в международных перевозках. Основные преимущества - низкие грузовые тарифы и высокая провозная способность. К недостаткам относят его низкую скорость, жесткие требования к упаковке и креплению грузов, малую частоту отправок.

Речным транспортом по внутренним водным путям перевозится значительное количество товаров в навигационный период. Особенно это актуально для мест назначения, куда не проложены железнодорожные пути из-за специфических климатических условий и для тех, которые расположены на берегах крупных рек. Стоимость перевозки по воде громоздких не скоропортящихся товаров невысокой стоимости (песок, уголь, зерно, нефть, руда) невелика по сравнению с железнодорожными перевозками. Недостатки заключаются в том, что водный транспорт самый тихоходный и подвержен влиянию климатических условий.

Воздушный транспорт имеет высокую скорость и может обслуживать отдаленные, недоступные для других видов транспорта районы. К недостаткам относят высокие грузовые тарифы и зависимость от метеоусловий, которые снижают надежность соблюдения графика поставки.

Трубопроводы служат для транспортировки нефти и химических продуктов от мест их происхождения к рынкам. Транспортировка по нефте- и газопроводам обходится дешевле, чем по железной дороге, и несколько дороже, чем водным путем.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

[Введите текст]

Введение

Безопасность дорожного движения и эффективность автомобильных перевозок в значительной мере определяются качеством организации дорожного движения, в основу которой входит управление транспортными и пешеходными потоками. Незнание природы их характера ограничивает возможности планирования рациональных мероприятий по организации дорожного движения, их оптимизации и оперативной коррекции в соответствии с изменившимися условиями.

В крупных городах данная проблема приобретает особую остроту. Ситуация усложняется такими тенденциями, как постоянно возрастающая мобильность населения, уменьшение перевозок общественным транспортом и увеличение перевозок личным транспортом, нарастающий разрыв между увеличением количества автомобилей и протяжённостью улично-дорожной сети (УДС), не рассчитанной на современные транспортные потоки (ТП).

Для поиска эффективных стратегий управления ТП в мегаполисе, оптимальных решений по проектированию улично-дорожной сети и организации дорожного движения необходимо учитывать широкий спектр характеристик транспортного потока, закономерности влияния внешних и внутренних факторов на динамические характеристики смешанного ТП. Применение методов управления и создание адекватной модели ТП является актуальной задачей в процессе организации и управления дорожным движением.

Транспортный поток

Движение транспортных средств (ТС) по УДС определяется поведением, как одного, так и коллектива водителей. Отдельный водитель, пытаясь достичь собственного оптимального решения, вступает в конфликт с другими, которые взаимодействуют с ним посредством обгонов, перестроения, смены полосы движения и т.д. Такая модель рассматривается в рамках микроскопического подхода. Маневры каждого автомобиля могут быть расценены как вероятностные события.

Однако, в случаях, когда много автомобилей движется в группе, ТП может быть рассмотрен как детерминированный и непрерывный. Применение микроскопических моделей (как и любое увеличение степени детализации описания) влечет за собой увеличение точности описания и числа параметров. Таким образом, с одной стороны, при увеличении степени детализации описания объекта растёт точность модели, а с другой - рост параметров ведёт к уменьшению её точности. При решении многомерных оптимизационных задач управления возрастают ресурсные затраты (время и память), затрудняющие получение приемлемого решения.

Основные характеристики и диаграмма транспортного потока

Различают следующие важные характеристики транспортного потока:

интенсивность транспортного потока, ;

плотность транспортного потока, ;

средняя скорость потока, .

Эти параметры связаны следующим основным уравнением:

Различают два вида средней скорости транспортного потока: среднюю пространственную скорость и среднюю временную скорость, которые связаны следующим соотношением, выведенным для случая движения по дороге без пересечений:

где - дисперсия средней пространственной скорости;

Средняя пространственная скорость, т.е. средняя скорость n автомобилей, находящихся на заданном участке дороги в определенный момент времени;

Средняя временная скорость, т.е. средняя скорость n автомобилей, проходящих через заданное сечение дороги за определенный промежуток времени.

Графическое отображение уравнения (1.1), в котором в качестве значения скорости используется, представляет собой основную диаграмму транспортного потока (рис. 1.1). Диаграмма построена в виде зависимостей vs=f(I) и I=f(k) для непрерывного ТП, движущегося по дороге без пересечений.

Выделено три основных режима движения: свободный поток, групповое движение и насыщенный поток.

Свободный поток характеризуется малыми интенсивностями движения, отсутствием взаимных помех движению между отдельными автомобилями. Скорость ТП характеризуется скоростью свободного движения. При небольшой плотности зависимость между скоростью и плотностью ослабляется. С повышением интенсивности движения до максимального значения Iс, соответствующего пропускной способности дороги, скорость изменяется до величины, определяемой точкой C на основной диаграмме. В зоне В-С (рис. 1.1. а) появляются существенные взаимные помехи движению автомобилей, в результате чего уменьшается возможность свободного обгона, и образуются группы автомобилей, движущиеся с приблизительно одинаковой скоростью. Режим движения в этой зоне является неустойчивым, поскольку небольшое увеличение групп в потоке может привести не только к уменьшению скорости, но и к переходу в область С-D, т.е. к снижению интенсивности движения. Поток в области D-Е принято называть насыщенным.

Характерной чертой насыщенного коллективного потока является сильный разброс величины ускорений (замедлений) относительно среднего значения.

Рисунок 1. - Основная диаграмма транспортного потока: а) зависимость vs =f(I); б) зависимость I=f(k).

Критическая плотность потока kc - это значение, до которого с увеличением плотности k возрастает интенсивность I. При изменении плотности потока от kc до kJ - плотности потока в условиях затора - интенсивность уменьшается от максимального значения пропускной способности Ic до нуля. Скорость кинематической волны при заторовой плотности определяется функциональной формой зависимости между скоростью и плотностью. В области критической плотности может существовать точка разрыва функции, что приводит к скачкообразному изменению скорости движения. Тангенс угла наклона вектора, проведенного из начала координат к точке, лежащей на кривой, соответствует физическому значению скорости vs в данной точке (рис. 1 б).

Классификация фаз движения ТП основана на различных фазах состояния вещества: газообразное, жидкое, твердое.

Свободный поток. Транспортная сеть не загружена, и водители придерживаются желаемой скорости, свободно меняя полосу движения. На этой стадии ТС сопоставимы с потоком свободных частиц.

Синхронизированный поток. Транспортная сеть становится переполненной, водители теряют возможность свободного манёвра и вынуждены согласовывать свою скорость со скоростью потока. Эта стадия подобна потоку воды.

Широкие перемещающиеся заторы. Транспортные средства и их группы подобны кусочкам льда, движущимся в потоке жидкости.

Старт-стопное движение. При большом скоплении транспортных средств, движение ТП приобретает прерывистый характер. На этой стадии транспортный поток можно уподобить потоку замерзающей воды: транспортные средства становятся на какой-то промежуток времени как бы «примёрзшими» к данной точке улично-дорожной сети.

Механизм образования затора

Транспортный затор - это скопление на дороге транспортных средств, движущихся со средней скоростью, значительно меньшей, чем нормальная скорость для данного участка дороги. При образовании затора значительно (до 20 раз и более) снижается пропускная способность участка дороги. Если прибывающий поток транспорта превышает пропускную способность участка дороги, затор растёт лавинообразно. Дорожные заторы появляются по всему миру как результат увеличивающейся автомобилизации, урбанизации, а также как роста населения, так и увеличивающейся плотности заселения территории. Дорожные заторы уменьшают эффективность дорожно-транспортной инфраструктуры, увеличивая таким образом время в пути, расход топлива и уровень загрязнения окружающей среды.

В условиях затора резко возрастает вероятность дорожно-транспортного происшествия (ДТП). Ограничение и регулирование интенсивности движения может влиять на количество ДТП.

Рассмотрим механизм образования затора (рис. 2). Пусть на рассматриваемом перегоне длиной находится очередь из единиц транспорта, ожидающих права проезда через перекресток, и работа этого перекрестка обеспечивает пропуск потока от к, т. е. (пропускная способность перекрёстка больше, чем интенсивность прибывающего на негоТП).

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Рисунок 2 - Схема образования затора

Если длина дороги, занимаемая очередью на перегоне, не больше длины перегона, т. е. если то работа перекрестка протекает нормально. Однако, незначительное увеличение интенсивности транспортного потока, либо сбой работы светофорной сигнализации перекрёстка могут привести к ситуации, когда, т. е. когда очередь автомобилей, ожидающих права проезда через перекрёсток, не умещается на перегоне (i, j) и скапливается в зоне перекрёстка. Это немедленно ведет к нарушению нормального функционирования перекрёстка, на конфликтующих направлениях которого накапливается очередь ТС. Возникает положительная обратная связь по потоку, и затор лавинообразно распространяется на участок сети.

Заторы подразделяются на случайные и систематические, т. е. такие, которые характеризуются периодичностью во времени и устойчивостью в пространстве. Наиболее существенными и определяющими являются заторы, обусловленные пропуском ТС по пересекающимся направлениям, и составляют 75% общей задержки времени в сети.

Часто целью задачи управления при заторах на изолированном перекрёстке считается минимизация задержки ТС за интервал времени существования затора. Установлено, что весь интервал целесообразно разделить на два подынтервала, в каждом из которых управляющие воздействия различны. Оптимальность регулирования движения достигается путём использования циклов и фаз светофорного регулирования разной длительности.

Неустойчивость ТП в области пропускной способности и распространение возмущений в ТП приводят к разрывам в значениях его характеристик. Теоретическое и экспериментальное изучение многими исследователями механизма резкого изменения скорости позволило установить, что при приближении к уровню пропускной способности, увеличивается вероятность резкого снижения интенсивности и скорости движения. При обработке экспериментальных данных об изменении характеристик транспортных потоков в точке kc фиксируется «прыжок» скорости от верхней границы к нижней (рис. 1.3), при этом вероятность резкого падения характеристик ТП возрастает от 10% при интенсивности движения, составляющей 0.75 от максимальной, до 90% при уровне пропускной способности.

Первые предположения о возможности возникновения разрывов в зависимостях между интенсивностью, плотностью и скоростью высказаны Л. Эдаем в 1961 г. Для описания разрывов используются макромодели, имеющие разрыв в точке kc: одна модель - для низкой плотности, другая - для высокой.

Набольшее применение нашли следующие типы разрывных макромоделей:

Флуктуация количества ТС приводит к неустойчивости процесса движения в зоне пропускной способности и возникновению точки бифуркации. В этой связи основным направлением реализации полученных знаний выбрана теория катастроф. Переход от моделей теории катастроф к моделям дорожного движения состоит в изучении потерь устойчивости, определении факторов, влияющих на скачкообразное изменение параметров, интерпретации параметров катастрофы, построение и исследование модели.

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Рисунок 3 - Разрывная диаграмма транспортного потока

Управление транспортными потоками

Управление ТП является типичной проблемой, в которой, с одной стороны, выступают присущая ей параллельность, динамика, децентрализация и недетерминизм, а с другой - широта спектра приложений, для которых она является ключевой. Разработка и исследование эффективности различных методов управления ТП требует знания закономерностей поведения ТП на улично-дорожной сети города - интенсивности движения ТП, плотности ТП, распределения интервалов между транспортными средствами в потоке в заданном сечении, времени проезда по некоторому перегону УДС, транспортных задержек и др.

Задачи управления ТП можно решать в рамках функционирования систем управления транспортной инфраструктурой: интеллектуальных транспортных систем (ИТС). Системный подход к решению задач управления транспортной инфраструктурой большого города обеспечивается разработкой и использованием ИТС.

Виды управления транспортными потоками

Методы автоматизированного управления транспортными потоками посредством светофорной сигнализации (светофорного регулирования) на городских УДС допускают классификацию по пространственному и временному критериям.

По пространственному критерию все алгоритмы светофорного регулирования делятся на локальные и координированные.

Алгоритм светофорного регулирования является локальным, если для определения параметров регулирования на перекрёстке используется только информация о ТП на подходах к этому перекрёстку и в зоне перекрёстка.

Перекрёсток это место пересечения, примыкания или разветвления дорог на одном уровне, ограниченное воображаемыми линиями, соединяющими соответственно противоположные, наиболее удаленные от центра перекрёстка начала закруглений проезжих частей. [ПДД

Различают следующие виды перекрёстков:

равнозначные

неравнозначные

регулируемые (управляемые)

нерегулируемые (неуправляемые)

перекрёстки с круговым движением

Локальный алгоритм управления предусматривает использование информации, полученной как непосредственно на стоп-линиях, так и на отдаленных подходах к перекрёстку (200 - 400 м от стоп-линии). Локальные алгоритмы определяют цикл регулирования, последовательность фаз регулирования, их длительности или моменты переключения фаз, параметры промежуточных тактов. Для определения перечисленных параметров используется информация о геометрических характеристиках перекрёстка, интенсивности и составе транспортных потоков на подходах к нему и/или на геометрических направлениях проезда через перекрёсток, наличии и/или отсутствии транспорта и пешеходов в различных зонах перекрёстка (на стоп-линиях, в конфликтных точках).

Особенностью координированных алгоритмов является использование для определения параметров регулирования информации о транспортной ситуации на нескольких перекрёстках, обычно связанных в единую сеть, характеризующуюся значительной интенсивностью движения транспорта между соседними перекрёстками и небольшими (до 600-700 м) расстояниями между ними. Как правило, на координированном уровне определяются циклы регулирования для группы перекрёстков и сдвиги. Для определения этих параметров, помимо данных, необходимых для локального управления, используется информация о топологии сети, взаимосвязях ТП на соседних стоп-линиях и/или на геометрических направлениях проезда через перекрёстки, временах проезда между соседними стоп-линиями. В состав исходной информации, используемой для координированного управления, может входить матрица корреспонденций и данные о маршрутах их реализации.

По временному критерию все алгоритмы светофорного регулирования делятся на методы, реализующие управление дорожным движением по прогнозу и методы, действующие в реальном времени (адаптивные алгоритмы). При этом, к адаптивным методам традиционно относятся и алгоритмы, использующие краткосрочный прогноз транспортной ситуации на ближайшие 3 - 15 мин. Управление по прогнозу (или жёсткое управление) не исключает достаточно частого (до 3-5 раз в суточном цикле) изменения параметров регулирования, однако эти параметры определяются исходя не из текущей транспортной ситуации, а методом её прогноза, основанного на выполненных ранее (за сутки, неделю или более длительный период) наблюдениях. Промежуточное положение между адаптивными и неадаптивными алгоритмами занимают методы, основанные на ситуационном управлении. Методы этой группы предполагают предварительный расчёт параметров регулирования для различных классов транспортных ситуаций и создание библиотеки типовых режимов регулирования. Выбор конкретного режима из библиотеки производится в реальном времени на основании текущей информации о транспортной ситуации и отнесении её к одному из классов транспортных ситуаций.

Таким образом, в зависимости от сочетания перечисленных критериев, каждый метод автоматизированного управления ТП в ИТС можно отнести к одному из следующих классов:

локальные жёсткие алгоритмы управления,

координированные жёсткие алгоритмы управления,

локальные адаптивные алгоритмы управления,

координированные адаптивные алгоритмы управления.

Локальные жёсткие алгоритмы управления

В настоящее время наиболее распространенным является метод локального жёсткого однопрограммного управления светофорной сигнализацией. Данный метод основан на предварительном расчёте длительности цикла регулирования и фаз регулирования. Существуют три подхода к расчёту этих параметров:

расчёт по эвристическим формулам,

метод, основанный на минимизации суммарной задержки транспортных средств при проезде перекрёстка,

метод, основанный на выравнивании загрузки на всех транспортных регулируемых направлениях на перекрёстке.

В качестве исходных данных для расчёта используется информация об интенсивности и составе ТП по направлениям проезда через перекрёсток, информация о количестве полос движения на подходах к перекрёстку и их специализации, а также данные о схеме пофазного регулирования и структуре промежуточных тактов. При расчёте также должны учитываться технологические ограничения, связанные с минимальной и максимальной длительностью фаз. Учёт ограничений на минимальные длительности фаз позволяет обеспечить длительность горения разрешающего сигнала, достаточную для перехода пешеходами проезжей части, проезда зоны перекрёстка трамваями. Учёт ограничений на максимальные длительности фаз позволяет избежать продолжительного горения запрещающего сигнала, ведущего к нарушению правил дорожного движения и снижению безопасности движения. При локальном жёстком однопрограммном регулировании исходные данные, как правило, соответствуют периоду максимальной загрузки перекрёстка.

Управление транспортными потоками в условиях затора

Одной из важнейших функций системы управления дорожным движением ИТС является предотвращение транспортных заторов. По мере своего роста затор не только останавливает движение первоначально вовлеченных в него транспортных потоков, но влияет на потоки на других улицах. Поэтому задачей управления является предупреждение не только возникновения, но и распространения заторов. Проблема управления насыщенными ТП осложняется трудностью локализации заторов в границах их первоначального возникновения.

Затор - особая ситуация на улично-дорожной сети, при которой среднее время задержки D транспортного средства превышает длительность цикла.

Заторы бывают «разовые» (случайные) и систематические (устойчивые). Причиной возникновения разовых заторов являются случайные факторы, например, дорожно-транспортные происшествия, аварийно-восстановительные работы на УДС. Для систематических заторов характерны периодичность во времени и устойчивость в пространстве. Такие заторы возникают на определенных направлениях движения на одних и тех же участках УДС в определенные интервалы времени, чаще всего в часы «пик».

В этой связи задача распознавания, предсказания и ликвидации предзаторовой ситуации, не допуская возникновения затора, является актуальной в управлении транспортными потоками. Решение проецируется на область устранения причин, вызывающих перегрузки «узких» участков УДС, путем перераспределения ТП. Система управления ТП должна своевременно в определенных точках УДС информировать водителей о возможности попадания в затор и рекомендовать какие-либо объездные маршруты следования, позволяющие обойти перегруженный участок сети.

Модель распространения затора

Зоны неустойчивости поведения ТП, существующие в области пропускной способности, незатухающие возмущение скорости приводят к разрывам в значениях характеристик ТП. В этих случаях транспортные средства в потоке вынуждены неоднократно трогаться с места и останавливаться. Небольшие изменения интенсивности движения распространяются вдоль потока ТС в виде «кинематических волн», которые могут накладываться друг на друга и вызывать появление «ударных волн», создающих большие перепады скорости в сторону её уменьшения. Ударные волны распространяются против движения и образуются на участках с пониженной пропускной способностью - в «узких» местах.

Будем полагать, что плотности соседних участков и УДС различны, обозначим плотность и скорость движения на участках и соответственно через и, и и. Если - скорость движущейся границы между участками и, то, исходя из закона сохранения, имеем

Решая уравнение относительно, получим

где и - интенсивности движения на участках и соответственно.

Для малых изменений плотности скорость передвижения граничной точки из уравнения (1.4), т. е. .

Для модели Гриншилдса величины и определяют по формулам:

Из уравнения (8) следует, что скорость граничной точки при пренебрежимо малом изменении (или) удовлетворяет условиям:

При распространении ударной волны в ТП часть волны будет двигаться назад - в противоположном направлении движения потока, другая часть волны - вперёд, в направлении потока. При образовании ударной волны происходят резкие изменения плотности вплоть до разрыва, автомобили вынуждены замедлять скорость или останавливаться.

В подтверждение метода, учитывающего наличие разрывов, определены три зоны: зона постоянной скорости, зона постоянной интенсивности и зона постоянного изменения интенсивности в зависимости от плотности. В первой зоне скорость ТС определяется состоянием самой УДС, а интенсивность соответствует предъявляемым к УДС требованиям. Вторая зона представляет собой зону, в которой ожидаются «сбои» в режиме движения: средняя скорость падает, в то время как интенсивность можно поддерживать на высоком уровне. В третьей зоне (старт-стопное движение) скорость и интенсивность падают, что само по себе может являться определением затора.

Затор возникает в том случае, когда в транспортной сети на некоторых перегонах образуются очереди, длина которых оказывается больше длины соответствующих перегонов, т.е. . Поэтому управление в вынужденном режиме движения, в первую очередь, должно быть направлено на создание таких условий движения, при которых удовлетворяются ограничения для всех перегонов УДС.

Рассмотрим УДС, содержащую участков, каждый из которых наделен имманентными свойствами: уникальным номером, интенсивностью и др. Будем считать известными параметры УДС, ТП и алгоритмы работы светофорной сигнализации. Анализ снимков интенсивности позволяет заблаговременно выявить зоны, в которых наблюдаются режимы перенасыщенного движения.

Вне области предполагаемых заторов выделим некоторое количество участков, на которых будет измеряться интенсивность движения с дискретностью. Снимок интенсивностей в момент времени в зоне предполагаемого затора позволяет определить значение интенсивности, которое сложится к моменту времени t на дуге графа УДС:

где и - коэффициенты.

Суммирование ведется по всем участкам УДС, не принадлежащим зоне предполагаемых заторов. Для прогнозирования интенсивностей в областях, подверженных заторам, в системе управления необходимо хранить и периодически обновлять значения коэффициентов и, входящих в уравнение регрессии. По вычисленным значениям и при известных режимах работы светофорных объектов несложно вычислить длины очереди транспортных средств на перегонах в момент времени.

Если при прогнозировании по (10) окажется, что, это будет означать возможность появления затора на перегоне к моменту времени. Транспортную ситуацию, возникшую в момент времени, назовём предзаторовой.

Модель светофорного регулирования

Затор, сконцентрированный в пределах малой зоны, оказывает влияние на другие ТП и, если интенсивность движения превышает пропускную способность, затор распространяется ещё шире. Во избежание подобной катастрофы необходимо рассасывать очереди с целью уменьшения их влияния на другие ТП. Одним из методов рассасывания очередей является распределение ТП путём управления маршрутами движения ТС. Одним из методов борьбы с заторами является управление распределением периодов в цикле, минимизирующее величину интервала существования затора.

Пусть множество транспортных потоков, движущихся по дугам перекрёстка и подходов к нему, прибывает к перекрёстку с интенсивностью по -му направлению движения в течение времени, при этом интенсивность и потоки насыщения соответствуют заторовым. При многофазной работе светофорного объекта, для которого количество фаз регулирования равно, существует множество транспортных потоков, осуществляющих движение во время эффективной разрешающей фазы: , тогда

где - потерянное время -го потока, - ограничительные константы.

Задачу нахождения управляющих параметров: светофорного цикла и фаз, минимизирующих величину интервала существования затора, можно записать как

где Ї интенсивность потока при, при.

Задачу минимизации суммарной длительности задержки транспортных средств на перекрёстке за время существования затора можно решать как:

Решения сформулированных задач находятся численными методами.

Интеллектуальные транспортные системы

Термин «Интеллектуальные транспортные системы» характеризует комплекс интегрированных средств управления транспортной инфраструктурой (УДС, ТСОДД, ТП), применяемых для решения задач организации дорожного движения, на основе современных информационных технологий, организации информационных потоков о функционировании транспортной инфраструктуры в реальном режиме времени. Многоуровневая, сложноорганизованная ИТС представляет собой гибридную систему, состоящую из множества разнородных систем, сложным образом взаимодействующих друг с другом - управляющих, классифицирующих, прогнозирующих, экспертных, принимающих решения или поддерживающих эти процессы, объединенных для достижения единой цели.

Приоритетным направлением развития интеллектуальных транспортных систем является обеспечение безопасности дорожного движения. К функциям ИТС этого вида относятся: прогнозирование опасных ситуаций, выявление заторов и дорожно-транспортных происшествий, разработка планов действий в опасных ситуациях, информирование участников движения о возникновении нештатных ситуаций. Преимуществом ИТС при работе в этих условиях является возможность интеграции всех источников информации.

Задачи интеллектуальных транспортных систем

Классификация задач, решаемых в рамках функционирования транспортной инфраструктуры, позволит определить стратегию и тактику синтеза интеллектуальных транспортных систем.

Задачи мониторинга

Мониторинг транспортных потоков:

мониторинг характеристик ТП (скорость, интенсивность, плотность и др.);

сбор данных об условиях движения с помощью контрольных автомобилей;

управление движением на скоростных дорогах.

Мониторинг характеристик улично-дорожной сети:

паспортизация УДС, многоуровневых транспортных развязок и тоннелей;

паспортизация надземных и подземных пешеходных переходов;

паспортизация железнодорожных переездов;

оценка текущего состояния УДС;

мониторинг аварийно-восстановительных работ на УДС;

Мониторинг технических средств управления движением

реестр дорожных знаков;

реестр светофорных объектов;

реестр дорожной разметки;

магистральное и сетевое управление светофорной сигнализацией;

автоматическая электронная плата за проезд и парковку;

Мониторинг загрязнения окружающей среды

Задачи управления.

Управление транспортными потоками

координированное управление транспортными потоками;

оценка качества функционирования транспортной сети;

управление движением в чрезвычайных ситуациях;

обнаружение дорожно-транспортных происшествий;

мониторинг заторовых ситуаций для оценки динамики их развития;

разработка стратегии управления дорожным движением в условиях заторовой ситуации;

интеграция систем управления дорожным движением;

Управление перевозочным процессом

обеспечение дотранспортной информацией, информирование клиентов о маршрутной сети, планирование поездок;

бронирование транспортных услуг;

оценка спроса на перевозки;

маршрутное ориентирование, on-line мониторинг прохождения маршрута;

выработка стратегии управления в конкретных ситуациях;

оперативное изменение схем организации дорожного движения;

управление приоритетным движением маршрутного транспорта;

маршрутная навигация и предоставление приоритета специальным одиночным и колоннам транспортных средств (ТС);

мониторинг перевозки опасных и крупногабаритных грузов;

оптимизация маршрутной сети;

интеграция систем управления перевозками;

Задачи информационного обеспечения участников движения:

передача информации по каналам связи;

сегментация информационных потоков;

интеграция систем управления базами данных о дорожном движении.

Управление дорожным движением в опасных ситуациях

Схема принятия решений в процессе управления ТП при возникновении опасной ситуации приведена на рис. 1.4.

Примером такой системы является COMPANION (Мюнхен) - система информирования участников движения на скоростных магистралях о потенциально опасных участках на маршруте движения, дорожной обстановке (затор, аварийные работы, дорожно-транспортное происшествие) с помощью специальных световых маяков, установленных на трассе через каждые 50 м.

Система COMPANION способствует предупреждению одиночных и множественных ДТП за счет анализа и идентификации потенциально опасных ситуаций, возникающих во время движения транспортного потока. Источниками информации для принятия системой решения являются цифровые видеокамеры, детекторы тумана, микроволновые транспортные детекторы, устанавливаемые через 250 м.

Рисунок 4 - Управление ТП в опасных ситуациях

Такая насыщенность дороги транспортными детекторами позволяет получить высокую степень разрешения при выявлении резких колебаний характеристик транспортных потоков, что является одним из основных признаков опасной ситуации. Система COMPANION имеет возможность взаимодействия с автомобилями, снабженными GPS-навигаторами, отображая на цифровых картах информацию об опасных участках на маршруте следования, выдавая рекомендации по скоростному режиму и безопасной дистанции.

Автоматизированная система обнаружения дорожно-транспортных происшествий VELEC разработана во Франции и эксплуатируется в Бельгии, Испании, Германии. Система функционирует на основе информации о характеристиках транспортных потоков, поступающей от транспортных детекторов и цифровых видеокамер. При анализе транспортных потоков происходит идентификация автомобилей, движущихся с резкими колебаниями скорости, медленно движущихся и остановившихся автомобилей.

В последние годы значительное развитие получили методы и технические средства контроля за выполнением установленных ограничений скорости движения. В настоящее время только в Нидерландах реализуется более пятидесяти различных программ подобного направления на скоростных магистралях, дорогах общего пользования, УДС городов. Водители получают информацию о регламентируемой скорости движения и автоматизированно ведущемся контроле за соблюдением регламента, осуществляемом различными техническими средствами от мобильных радаров до постоянно работающих цифровых видеокамер.

Приведенные в таблице. 1.1 данные исследований в Австралии и Англии показывают, что эффективность контроля скорости с помощью компонентов интеллектуальных транспортных систем выше по сравнению с типичными методами контроля, связанными с физическим присутствием дорожных полицейских.

Анализ дорожно-транспортных происшествий с участием грузовых автомобилей показывает, что значительная доля аварий происходит в динамически узких местах, на участках с ограничением скорости и запрещением обгона, в зонах дорожных работ.

Таблица 1 - Эффективность контроля скорости с помощью компонентов ИТС

Система предупреждения ДТП разработана на основе технологий интеллектуальных транспортных систем и обеспечивает идентификацию грузовых автомобилей в процессе движения, информационное обеспечение с помощью управляемых дорожных знаков. При идентификации грузовых автомобилей на подходе к этому участку происходит взвешивание автомобиля в движении, определение числа осей и типа автомобиля, его скорости и интервала до впереди идущего транспортного средства. С учётом этой информации и данных о транспортно-эксплуатационных и геометрических характеристиках дороги определяется безопасная скорость для данного типа автомобиля. Это значение скорости с соответствующим пояснением отображается на информационном табло управляемых дорожных знаков.

Компания Siemens разработала систему, позволяющую взаимодействовать бортовому компьютеру автомобиля и светофору, установленному на перекрёстке. В систему заложены контрольные функции и меры по предупреждению участников дорожного движения. В будущем светофор сможет передать бортовому компьютеру машины, приближающейся к перекрёстку, рекомендуемую скорость движения согласно текущей дорожной ситуации, позволяя беспрепятственно проехать на зеленый сигнал или разумно выбрать скоростной режим, когда ожидается включение жёлтого сигнала. В систему заложены функции наблюдения за прилегающей к перекрёстку территорией. Другие системы находятся на этапе испытаний: разработана особая модель - NEUROMONET, где транспортная сеть города представляется в виде нейронной сети: дороги - это связи между нейронами, а транспортные средства - нервные импульсы. Процессы мониторинга и управления дорожной ситуацией на базе этой модели будут использованы для организации движения всего города Магдебурга (Германия).

Автомобильные системы маршрутной навигации

Основные преимущества интеллектуальных транспортных систем - повышение пропускной способности, снижение уровня аварийности и токсичных выбросов, повышение качества функционирования сети реализуются за счёт предоставления каждому участнику движения информации об оптимальных маршрутах. Именно поэтому одним из приоритетных направлений развития ИТС являются динамические системы выбора маршрута движения. Навигационные системы маршрутного ориентирования позволяют учесть персональные потребности каждого участника движения в рамках глобальных целей дорожного движения.

ИТС позволяют реализовать следующие виды маршрутной навигации:

автономное управление маршрутом при использовании водителем бортового компьютера с базой данных о транспортной сети для выбора маршрута движения;

динамическое управление маршрутом при двустороннем обмене информацией между водителем и подсистемой информационного провайдера;

динамическое управление маршрутом с элементами автоматического вождения автомобиля при помощи адаптивного круиз-контроля и других компьютерных бортовых систем.

При расширенной концепции маршрутной навигации кроме предоставления информации об оптимальных маршрутах движения бортовые компьютеры берут на себя дополнительные функции по управлению автомобилем: выбор безопасной дистанции, поддержание желательной скорости, выбор уровня замедления или ускорения в соответствии с относительной скоростью автомобилей, контроль положения автомобиля в поперечном сечении дороги.

Глобальная навигационная система GPS используется для передачи навигационных сигналов на всю территорию земного шара, позволяет определять координаты любого объекта, скорость его движения и точное время. В структуру навигационной системы входят спутники, наземные системы управления (в том числе и ИТС) и пользовательские устройства (рис. 5).

Отечественная альтернатива GPS - глобальная навигационная спутниковая система «ГЛОНАСС» была развернута в начале 90-х гг. Создание «ГЛОНАСС», единой информационной транспортной системы России, единой логистической системы комбинированных перевозок осуществляется в настоящее время по госзаказу с привлечением дополнительных инвестиций ее российских пользователей и зарубежных инвесторов, заинтересованных в транзитных перевозках и совместимости информационной базы логистических систем.

Одной из наиболее известных навигационных систем является автомобильная система CARIN (Car Information and Navigation), разработанная фирмой Philips. Первоначально система работала с электронной картой дорог на компакт-дисках. С началом открытого доступа к GPS-системам CARIN использует результаты спутниковой навигации. Периодичность опроса составляет 3 секунды. Посредством сигналов определяется местоположение автомобиля с точностью от 10 до 25 м. Одновременно на мониторе отображается карта проходимого участка сети, сопровождаемая речевыми указаниями, заранее предупреждая водителя о необходимости изменения направления движения.

Рисунок 5 - Структурная схема бортовых устройств автомобильной навигационной системы

транспортный поток затор навигационный

Моделирование, проведенное в Японии, показало, что ТС, оборудованные для оперативного выбора маршрута, могут сэкономить до 11% времени проезда, для условий Лондона - 6-7% времени проезда. Если 100% всех транспортных средств будет оборудовано такой системой, время проезда сократится на 6%.

В настоящее время подобные навигационные системы устанавливаются на многих моделях грузовых и легковых автомобилей.

Аналитический центр Яндекс.Пробки передаёт информацию о загруженности дорог пользователям и предоставляет следующие возможности:

мониторинг заторов и свободных дорог;

проложение маршрута с учетом заторов для легкового и для пассажирского маршрутного транспорта (рис.1.6). Одновременно с определением маршрута приложение рассчитывает время нахождения в пути и предупреждает о приближении мест смены направления движения.

участие в создании карты заторов и свободных дорог с помощью функции автоматической передачи данных о скорости и направлении движения своего автомобиля.

Рисунок 6 - Маршрут с учётом пробок, проложенный при помощи приложения Яндекс.Пробки

Яндекс.Пробки передают информацию в программу, установленную в навигаторах с возможностью выхода в интернет и в мобильных устройствах со встроенным или внешним GPS-модулем.

Благодаря приложению «Мобильные Яндекс.Карты» и специализированным навигационным программам можно получать информацию о заторах на дорогах в своем мобильном телефоне, для корректировки своего маршрута прямо в пути (рис.1.7).

Явление «Бутылочное горлышко»

На дорогах любого города существуют «узкие» места такие участки дорог, движение на которых замедляется даже при относительно небольшом количестве автомобилей. Они возникают по самым разным причинам - из-за сужения трассы, отсутствия отдельных полос для поворота, сложных перекрёстков, где сливаются несколько потоков машин, неправильной парковки автомобилей вдоль трассы и т.д. В результате, уменьшается количество доступных для движения полос, скорость потока замедляется и возникает затор. Такие места называют «бутылочными горлышками».

Рисунок 7 - Отображение информации о пробках в мобильном приложении «Яндекс.Карты»

Сервис Яндекс.Пробки выявил в дорожной системе Москвы несколько десятков «бутылочных горлышек» с наибольшим перепадом скоростей до и после узкого места (рис.1.8).

Выбраны те места, перед которыми машины не менее получаса движутся медленно (скорость не превышает 10 км/ч) и после которых скорость возрастает более чем в три раза и остаётся высокой на протяжении трёх километров. Таким образом, в список узких мест не попадают магистрали, которые в часы пик равномерно стоят или узкие места, после которых автомобили не успевают разогнаться.

В утренние и вечерние часы пик списки актуальных узких мест различаются. По утрам основной поток машин движется из области в центр, а вечером из центра в область.

Рисунок 8 - Отображение результатов исследования сервиса Яндекс.Пробки по обнаружению явления «бутылочного горлышка»

Исследование развязки Волокамского шоссе с улицами Габричевского и Свободы показали, что потерянное в заторе время составляет 25-30 минут. Это происходит из-за слияния двух потоков автомобилей - с Волоколамского шоссе и улицы Свободы. Автомобили с восьми полос съезжают в три. В общий поток вклиниваются нарушители, проехавшие по трамвайным путям. Осложняет движение остановка общественного транспорта сразу после выезда с улицы Габричевского. Графическое отображение дорожной ситуации на этой развязке приведено на рисунках 9 и 10.

Рисунок 9 - «Бутылочное горлышко» в Москве на пересечении улицы Свободы с Волжским шоссе

Рисунок 10

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Определение необходимости корректировки существующей модели управления и внедрения новых управляющих воздействий и установки дополнительных технических средств организации дорожного движения. Разработка оптимальной модели управления дорожным движением.

дипломная работа , добавлен 16.05.2013


Характеристика изменений параметров двигателя во времени. Основные уравнения, описывающие динамическую работу регулятора. Математическая модель двигателя внутреннего сгорания. Структурная схема системы автоматического регулирования угловой скорости ДВС.

курсовая работа , добавлен 23.03.2015


Условия движения на подходах к перекрестку. Программа светофорного регулирования. Схема разрешенных направлений. Часовая интенсивность, состав движения. Назначение числа фаз, расчет элементов светофорного цикла. Длительность элементов светофорного цикла.

контрольная работа , добавлен 09.02.2011


Определение оптимальной продолжительности светофорного цикла, переходных интервалов, задержек транспортных средств на светофоре. Расчет цикла двухфазного регулирования. Математическая модель светофорного регулирования на пересечении городских улиц.

курсовая работа , добавлен 26.12.2016


Способы регулирования скорости транспортных средств с асинхронными двигателями. Понятие и устройство, характеристики системы регулирования трансмиссий переменного тока. Структурная схема силовой цепи. Передачи переменно-переменного и -постоянного тока.

контрольная работа , добавлен 25.07.2013


Система частотной диспетчерской централизации. Структурная схема систем. Характеристика и использование станционной кодовой централизации. Построение сигнала телеуправления в системе "Луч". Структурная схема устройств ТУ центрального и линейного постов.

реферат , добавлен 18.04.2009


Анализ условий и организации движения на объекте улично-дорожной сети, интенсивности и состава транспортного потока. Расчет задержек подвижного состава на перекрестке, выбор типа светофорного регулирования, обоснование эффективности его введения.

курсовая работа , добавлен 27.07.2012


Понятие и виды интеллектуальных транспортных систем. Характеристика продукции компании ITV: авто-интеллект, модуль распознавания автомобильных номеров, модуль контроля характеристик транспортных потоков и радар. Их применение на киевских перекрестках.

курсовая работа , добавлен 21.06.2010


Анализ условий и организации движения на объекте улично-дорожной сети. Интенсивность и состав транспортного потока. Исследование и расчет задержек подвижного состава на перекрестке. Выбор типа светофорного регулирования и длительности его цикла.

курсовая работа , добавлен 05.06.2011


Развитие инфраструктуры внешнего транспорта г. Уфы. Пути решения его проблем. Улично-дорожная сеть. Развитие трамвайной и троллейбусной сети города. Общая характеристика и программно-аппаратный комплекс интеллектуальной транспортной системы региона.

Транспортный поток

Транспортный поток - это совокупность транспортных средств, одновременно участвующих в движении на определенном участке улично-дорожной сети.

Состав транспортного потока характеризуется соотношением в нем транспортных средств различного типа. Оценка состава транспортного потока осуществляется, в основном, по процентному составу или доле транспортных средств различных типов. Этот показатель оказывает значительное влияние на все параметры дорожного движения. Вместе с тем состав транспортного потока в значительной степени отражает общий состав парка автомобилей в данном регионе. Состав транспортного потока влияет на загрузку дорог, что объясняется, прежде всего, существенной разницей в габаритных размерах автомобилей. Если длина отечественных легковых автомобилей 4-5 м, грузовых 6-8, то длина автобусов достигает 11, а автопоездов 24 м. Сочлененный автобус имеет длину 16,5 м.

Ссылки

• Транспортный поток - обозначение, диаграмма, уравнение транспортного потока (рус.) . Архивировано из первоисточника 31 марта 2012. Проверено 2 апреля 2010.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Транспортный поток" в других словарях:

Совокупность транспортных средств, одновременно участвующих в движении на определенном участке улично дорожной сети (проект федерального закона Об обеспечении экологической безопасности автомобильного транспорта.) EdwART. Термины и определения … Экологический словарь

транспортный поток - Метод мультиплексирования в единый поток одного или более цифровых потоков различного типа, имеющих одну или несколько независимых временных шкал (МСЭ Т J.112, МСЭ Т J.122, МСЭ T G.7041/ Y.1303). Тематики электросвязь, основные понятия EN single program transport streamSPTS … Справочник технического переводчика

Набор из нескольких программных потоков данных цифрового вещательного телевидения, сформированный из программных пакетов постоянной длины с коррекцией ошибок и независимым тактированием от своих источников синхронизации. [ГОСТ Р 52210 2004]… … Справочник технического переводчика

транспортный поток (цифрового вещательного телевидения) - 3.1.47 транспортный поток (цифрового вещательного телевидения) (Transport Stream; TS): Набор из нескольких программных потоков данных цифрового вещательного телевидения, сформированный из программных пакетов постоянной длины с коррекцией ошибок и … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

транспортный поток данных (цифрового вещательного телевидения) - 40 транспортный поток данных (цифрового вещательного телевидения): Набор из нескольких программных потоков данных цифрового вещательного телевидения, сформированный из программных пакетов постоянной длины с коррекцией ошибок и независимым… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Транспортный поток данных (цифрового вещательного телевидения) - 1. Набор из нескольких программных потоков данных цифрового вещательного телевидения, сформированный из программных пакетов постоянной длины с коррекцией ошибок и независимым тактированием от своих источников синхронизации Употребляется в… … Телекоммуникационный словарь

многопрограммный транспортный поток - Транспортный поток с множеством программ (МСЭ Т J.181). Тематики электросвязь, основные понятия EN multi program transport streamMPTS … Справочник технического переводчика

Книги

• Обеспечение безопасности плавания судов , В. И. Дмитриев. В учебном пособии по дисциплине Безопасность судоходства изложены вопросы, связанные с обеспечением безопасности плавания судов в соответствии с требованиями международных конвенций и…

К атегория:

Перевозка крупногабаритных грузов

-

Состояние транспортной сети и характеристики транспортного потока

Проблемы провоза крупногабаритных тяжеловесных грузов потребовали рассмотрения их влияния на общий транспортный поток. Это связано с тем, что в грузовой и пассажирский потоки, особенно при наличии в данном регионе узких или исчерпавших резерв пропускной способности участков транспортной сети, вливается автомобиль-тяжеловоз как возмущающее воздействие на общий ход транспортного процесса.

На участках, исчерпавших пропускную способность, наблюдается повышенная плотность движения, групповое движение преобразуется в колонное с понижением возможностей обгона (маневра) и скоростей, особенно если автомобиль-тяжеловоз становится на дороге «лидером». Такой автомобиль способен создать заторовое состояние на дороге, что приводит к понижению скоростей движения всех участников процесса, к резкому падению производительности подвижного состава и увеличению времени задержки пассажиров в дороге.

На городских дорогах происходит устойчивый рост объемов грузовых перевозок, например в Москве он увеличивается ежегодно на 17…20 %. Это характерно и для большинства крупных городов других стран.

-

По данным Госкомстата на автомобильный транспорт приходится 70 % внутригородских грузовых перевозок. Наиболее загруженной становятся центральная и серединная части городов (в Москве соответственно 31,5 и 45,6 % грузооборота). В грузовых потоках преобладают строительные грузы, имеющие наименьшую устойчивость по направлениям. Дальность перевозки грузов увеличивается. В Москве, например, она составляет 20,6 км.

Численность парка грузовых автомобилей также имеет тенденцию к росту, причем увеличивается доля автомобилей большой грузоподъемности (на перевозке строительных грузов в Москве средняя грузоподъемность автомобиля 7,5…9,0 т).

Качественное состояние транспортного потока на различных участках маршрута определяет возможные режимы и условия движения подвижного состава, что, в конечном счете, и формирует уровень результативных показателей работы автотранспортных средств на маршруте (среднетехническая скорость движения, время ездки, суточная производительность). Поэтому необходимо определять условия, в которых протекает транспортный процесс. Описать их можно при помощи показателей дорожного движения.

Для транспортного потока характерны три состояния:
— свободное движение, определяемое скоростными характеристиками автомобилей, образующих поток;
— групповое, характеризуемое ярко выраженным распадом потока на группы, очереди автомобилей. Такое движение характерно для городских многополосных магистралей при плотностях 10…25 авт./км на одну полосу движения; колонное, выражаемое в следовании автомобилей за лидером, практически без обгонов.

На рис. 1 в точке 1 свободное движение переходит в групповое с созданием очереди, а в точке 2 превращается в сплошную колонну из-за ограничений пропускной способности магистрали. Колонное движение характерно для городских магистралей большой плотности 25…110 авт./км.

Наиболее часто применяются для характеристики движения такие параметры, как интенсивность, состав потока, плотность, скорость движения и задержки.

Интенсивность движения является важнейшей характеристикой транспортного потока. Наиболее резкие колебания интенсивности наблюдаются по времени, а также на подходах к городам и населенным пунктам.

Состав транспортного потока характеризуется соотношением в нем транспортных средств различного типа, что оказывает значительное влияние на параметры дорожного движения (например, скорость), загрузку дорог из-за габаритных размеров автомобилей, причем особенно важен динамический габарит транспортных средств.

Разный состав транспортного потока учитывается коэффициентом приведения. Согласно СНиП П-60-75 автомобили от 30,0 т и выше имеют коэффициент приведения 5. Но как показали исследования, проведенные в МАДИ , увеличение длины и скорости автомобилей требует увеличения коэффициента приведения на 3,5…4,5 %.

Плотность характеризуется числом транспортных средств на км дороги. Она имеет тенденцию к увеличению, особенно в городах.

Рис. 1. Характерные режимы движения транспортных потоков

Более низкие скорости на правой полосе движения зависят не только от наличия более медленно движущихся автомобилей, но и от большей загрузки ее движением (при двухполосной дороге в одном направлении движения на правую ее полосу приходится до 80% интенсивности, при трехполосной - до 50%).

Увеличение доли обычных грузовых автомобилей с 20 до 70% снижает скорость потока на 10 км/ч, а пропускную способность на 11%.

Скорость прямо влияет на производительность транспортного средства. Задержки, связанные с любым снижением скорости относительно разрешенной для данного участка, вплоть до остановки, приводят к потерям времени, а соответственно и к экономическим потерям. Отклонения от желаемых условий движения вызывают также нервозность водителя, что может явиться причиной дорожно-транспортных происшествий.

Пропускная способность дороги характеризует функционирование путей сообщения. В связи с этим возникает проблема организации перевозочного процесса таким образом, чтобы снижение производительности общего транспортного потока при наличии транспортного средства с КТГ было наименьшим, а народнохозяйственные издержки - минимальными.

Состояние большей части дорог нашей страны является довольно большим тормозом для повышения скоростных режимов. Скорость, как известно, является действенным фактором повышения производительности, но и величиной, зависимой от многих обстоятельств. Увеличение скоростей - это сложная проблема, в которую входят организация дорожного движения (законы формирования транспортного потока, интенсивность движения, плотность его) и состояние дорог, их качество и число. Большой процент дорог третьей и низших категорий не дает возможности повышения скоростного режима, особенно при увеличении общей массы автопоездов.

В теории транспортных потоков наметилась группа методов, позволяющих оценить дорогу по ее возможностям поддержания определенного скоростного режима, что, в свою очередь, на стадии формирования транспортной сети для перевозок может служить достаточным основанием для включения или исключения данной дороги или ее участка из модели сети. Особое значение этот факт имеет для специфических перевозок, требующих повышенного скоростного режима (скорая помощь, пожарные автомобили, скоропортящиеся грузы и т. п.), а также при формировании маршрута перевозок крупногабаритных и тяжеловесных грузов, которые могут стать «пробкой» на дороге, что приведет к значительным потерям для остального транспортного потока, в составе которого будут автомобили с грузами народного хозяйства, с пассажирами, перевозки специального назначения.

Рост автомобильного парка и объемов движения значительно опережает развитие улично-дорожной сети. Так, в Москве плотность магистральных улиц, воспринимающих нагрузку, в среднем составляет 1,2…1,3 км/км2 при норме 2,2…2,4 км/км2. В европейской части страны плотность дорог с твердым покрытием составляет 56 м/км2, Тюмени - 0,3 м/км2, Якутии - 0,4 м/км2.

Увеличившаяся интенсивность движения при отставании роста дорожно-транспортной сети приводит к исчерпыванию пропускной способности улиц и уменьшению скоростей движения в часы пик до 5… 10 км/ч. Существующая диспропорция привела и к усложнению условий дорожного движения, особенно в крупных городах, что явилось прямой причиной увеличения дорожно-транспортных происшествий (ДТП ) и увеличения неравномерности движения. Это в свою очередь ведет к увеличению себестоимости перевозок, негативным последствиям: загрязнению воздушного бассейна, увеличению шума и т. д. Анализ ДТП показал увеличение их при 40…60% грузовых автомобилей в смешанном транспортном потоке.

По Москве анализ маршрутов перевозки КТГ показал, что наиболее задействованы для этих перевозок магистральные улицы общей длиной более 1000 км (25% от всей сети города). Проведенные институтом Генплана Москвы обследования состояния дорожно-транспортной сети выявили чрезмерную нагрузку магистралей города и выходов на внегородские дороги. В Москве практически все основные направления имеют участки, работающие по максимуму пропускной способности.

К числу магистралей с увеличившейся загрузкой следует отнести направления:
Ленинградское - от площади Белорусского вокзала до развилки;
Шереметьевское - Ботаническая ул.;
Ярославское -проспект Мира от ул. Докукина до путепровода Северянин;
Щелковское - район Преображенской площади;
Измайловское -от Электрозаводского моста до ул. Уткина; ск ^язанское - Рязанский проспект от Смирновской ул. до Ок-
Волгоградское - от Люблинской ул. до МКАД ;
Пролетарское -Велозаводская ул. от Восточной до Автозаводской ул.:
МКАД - южный участок от Волгоградского проспекта до Профсоюзной ул.

Рис. 2. Состояние участков транспортно-дорожноп сети Москвы

На вышеперечисленных магистралях создаются большие транспортные проблемы в связи с увеличившейся загрузкой.

За последние 15 лет произошло увеличение протяженности сети магистралей, работающих на пределе пропускной способности, примерно в 1,5 раза, а протяженность сети, работающей с незначительным запасом от максимальной степени загрузки, сократилась. За пределами Садового кольца на магистральной транспортной сети отмечены значительные колебания (30…40%) уровня загрузки движением.

Магистральная сеть центральной части Москвы работает примерно в одинаковых условиях. Уровень загрузки радиальных направлений в среднем 0,8…0,9.

Магистральная сеть города составляет 1080 км, из них 135 км (14%) работает по максимальной степени загрузки. К ним относятся следующие направления.

В пределах Садового кольца:
Ярославское - ул. Сретенка, ул. Дзержинского;
Щелковское - ул. Кирова;
Измайловское - ул. Чернышевского, ул. Б. Хмельницкого;
Минское - проспект Калинина от проспекта Маркса до Арбатской площади.

За пределами Садового кольца:
Ленинградское - ул. Горького, Беговая ул., Грузинский вал, ул. Алабяна;
Дмитровское - улицы Каляевская, Новослободская, Палиха, участок Дмитровского шоссе от 3-го Нижнелихоборского проезда до проезда 5267;
Шереметьевское - Шереметьевская ул.;
Волоколамское - Волоколамское шоссе от ул. Свободы до МКАД ;
Ярославское--проспект Мира от Садового кольца до Грохольского пер., от ул. Кибальчича до ул. Касаткина;
Щелковское - Каланчевская ул., ул. Русаковская;
Горьковское - Таганская ул., ул. Нижегородская;
Волгоградское - Волгоградский проспект от пл. Крестьянской заставы до 2-й ул. Машиностроения;
Варшавское - Люсиновская, Б. Тульская, Варшавское шоссе от Автозаводского моста до Нагатинской ул.;
Минское -- Смоленская ул.;
Хорошевское - Баррикадная ул.;
Садовое кольцо -от Зубовской площади до Каляевской ул., Колхозная площадь -от Лермонтовской площади до площади, Таганская площадь, Ленинская площадь;
МКАД-северная часть от Волоколамского шоссе до шоссе Энтузиастов.

Рис. 3. Интенсивность распределения выборочных маршрутов,с,К>Г I транспортной сети Москвы

При анализе состояния движения на магистралях города бы-чо обработано около 400 маршрутов перевозки КТГ массой бо-,iee 30 т, длиной 12…38,7 м и шириной 3,7…5,6 м, что дало возможность установить наиболее часто встречающиеся магистрали, используемые для этих перевозок: Можайское шоссе па участке от Минской ул. до МКАД , Ленинградское шоссе 0т развилки с Волоколамским шоссе до МКАД , Алтуфьевское шоссе от Ботанической ул., Дмитровское шоссе от развилки с Коровинским шоссе до МКАД , Ярославское шоссе от платформы Северянин до МКАД , шоссе Энтузиастов от Окружного проезда до МКАД , Волгоградский проспект от Люблинской ул. до МКАД , Каширское шоссе от Орехово-Борисова до МКАД , Варшавское шоссе, участок МКАД от Варшавского шоссе до Ленинградского.

Значительное число перевозок приходится на улицы: Суслова, Минская, Беговая, Н. Башиловка, Н. Масловка, Сущевский вал, Б. Филевская, Шмитовский проезд, 1905 года, Свободы, Нагорная, Нахимовский проспект, Красикова, Ломоносовский проспект, Люблинская, Профсоюзная, Обручева, проспект Мира.

Многие из этих улиц относятся к улицам, работающим по максимальной пропускной способности.

Фактическая интенсивность часто намного превышает максимальную, что сказывается на скоростях движения. Скорость в городе даже на магистралях не превышает 40 км/ч. Значительное снижение скорости смешанного гютлка происходит при уменьшении числа полос движения в одном направлении. Появление на таких участках тяжеловесных и (или) крупногабаритных автопоездов еще больше снижает скорость транспортного потока, резко ухудшая работу транспорта общего пользования, перевозящего пассажиров, а на одпополосных дорогах полностью перекрывая движение.

Сегодня как альтернативу для повышения скорости транспортного потока применяют перевозку КТГ в ночное время, характеризуемое меньшей интенсивностью движения, однако ряд перевозок КТГ (особо тяжелых или большеразмерных) из-за своей сложности требует достаточной освещенности дороги (маршрута), перевозки КТГ в ночное время за пределами города вообще запрещены. Часть перевозок КТГ в городе проходит как транзитная.

В Москве было введено ограничение на транзитный проезд грузовых автомобилей через центр города, что способствовало снижению интенсивности движения центральной зоны в 1,5 раза.

Перенос грузового движения на ночное время некоторыми специалистами, в частности из Англии, рассматривается не как Удачный из-за увеличения уровня шума.

Различное состояние транспортного потока вызывает также изменения эмоциональной напряженности водителя. Поэтому отдельными авторами, например Сильяновым В. В., рассматриваются четыре наиболее характерных состояния потока автомобилей, которые учитывают «уровень удобства движения» (А, Б, В, Г), т. е. качественное состояние потока автомобилей при котором устанавливаются характерные условия труда водителей, условия комфортабельности поездки и экономичности перевозок, а также определенный уровень аварийности.

Каждый такой уровень зависит от скорости и насыщенности движением.

При уровне А автомобиль движется в свободном состоянии транспортного потока, что дает низкую эмоциональную напряженность водителя с полным удобством его работы. Автомобили не взаимодействуют между собой, водитель выдерживает необходимую ему скорость.

При уровне Б автомобиль движется в групповом состоянии транспортного потока, что связывает частично движение автомобилей, заставляя их совершать маневры (обгоны). Надо отметить, что обгон является наиболее сложным и опасным маневром, совершаемым водителем для достижения необходимой ему скорости.

С ростом числа медленно движущихся автомобилей возрастает число обгонов, причем наибольшее их число отмечается при плотности движения 15…25 авт./км. Эмоциональная напряженность водителя нормальная, но ощущения у него малоудобные. Начинается падение средних скоростей движения.

Уровень Б характеризуется относительно большим числом и высокой тяжестью ДТП .

При уровне В происходит как бы переход движения [пограничное относительно точки состояние в связанное состояние с затрудненным маневрированием и высокой эмоциональной напряженностью водителя. Ощущения водителя неудобные. Водитель переоценивает скорость движения впереди идущего автомобиля, а в остальных случаях и выбранную дистанцию, что приводит к ДТП .

При уровне Г (колонное состояние) образуется плотный сплошной поток с малыми скоростями движения или с остановками вплоть до заторов при низкой или очень низкой эмоциональной напряженности водителя, который чувствует себя очень неудобно. В этих условиях скорости автомобилей близки между собой.

Основной причиной ДТП является несоблюдение водителями безопасной дистанции между автомобилями. Движение происходит с неэкономичными скоростями и резкой неравномерностью движения.

Плотность повышается также на отдельных участках при наличии уклонов, железнодорожных переездов, пересечений в одном уровне, на участках сужения проезжей части и т. д.

В населенных пунктах наблюдается максимальная плотность через 150…200 м после входа в населенный пункт: 110 авт./км при средней длине автомобилей 6 м.

Возможности маневрирования, обгона зависят во многом от характеристик дорожной сети, в частности от ширины проезжей части. Существенным обстоятельством являются также габариты транспортных средств. В большинстве случаев состав потока на улицах города смешанный, за исключением улиц с запретом грузового движения. Однако и на таких улицах может присутствовать более габаритный пассажирский транспорт общего пользования. Периферийная зона города и внегородские магистрали характеризуются повышенной долей грузового движения.

Современные модели исследования транспортных потоков позволяют получать распределение скоростей движения автомобилей различных типов, числа автомобилей на участке и в сечении перегона, интервалов в потоке, длины очередей на перегоне, степени загрузки перегона, числа реализованных и нереализованных обгонов, время ожидания на перекрестке и другие моменты.

Для контроля скорости, интенсивности, состава и числа транспортных средств разработаны различные системы оперативного управления воздействием автотранспортных потоков на городскую среду, которые ограничивают скорости движения автомобилей, координируют работу светофора на пересечении транспортных магистралей, перераспределяют транспортные потоки по улично-дорожной сети города, ограничивают въезд на определенный участок сети определенного типа автомобилей или полностью (временно) закрывают его для движения. Такие системы могут дать достаточно полную информацию для исследования режимов движения тяжеловесного крупногабаритного груза в общем транспортном потоке.

Транспортный, смешанный поток состоит обычно из «медленных», более тяжелых грузовых автомобилей или автомобилей специального назначения и «быстрых» легковых или грузовых автомобилей меньшей грузоподъемности, имеющих соответственно скорость свободного движения и v2 (Vi

В зависимости от ширины проезжей части и организации движения возможны следующие варианты движения. При одной полосе движения в одну сторону (дороги нашей страны в основном двухполосные) «быстрые» и «медленные» автомобили движутся: совместно, при двух и более полосах одну отводят для «медленных», другую - для «быстрых» автомобилей и при этом на каждой полосе сохраняется скорость свободного движения:

Рис. 2. Диаграммы транспортного потока: I-VI - процент «быстрых» автомобилей (100, 90, 60, 40, 10, 0 %). Сплошные кривые - зависимости между скоростью и плотностью, а штрихпунктирные - та же зависимость, но с учетом интенсивности

Плотность на полосе г изменяется в результате изменения плотности потока «быстрых» автомобилей.

Скорость движения транспортных средств связана с плотностью зависимостью, представленной на рис. 2. Эта зависимость учитывает состав транспортного потока.

Диаграмма транспортного потока, т. е. соотношение между скоростью, интенсивностью и плотностью, показывает что при определенном составе потока на определенной длине участка (в нашем случае I=600 м) наличие «медленных» автомобилей может снижать пропускную способность магистрали, что высокое значение скорости достигается чаще при меньших плотностях движения и т. д.

Факторы, влияющие на пропускную способность, достаточно исследованы. Одним из основных является скорость, зависящая от состава потока, ширины проезжей части и др.

Исследователями было зафиксировано прогрессирующее падение скорости у всех автомобилей, движущихся в группе, после снижения скорости автомобиля, движущегося в группе первым при 15…18 автомобилях в группе снижение скорости первого с 55…60 до 30…35 км/ч вызывало остановку последних автомобилей и возникновение затора.

Расчеты проводили по исходной информации для упоминавшейся выше перевозки в г. Подольске. Поскольку перевозился тяжелый груз массой 322 т, то скорость его не должна была превышать 5 км/ч (особо тяжелые грузы возят с низкими скоростями- 0J5…10 км/ч). Максимальная интенсивность движения по данным ГАИ 320 автомобилей в час, ширина дороги 7 м, ширина груза в транспортном положении 6 м.

Скорость «быстрых» автомобилей v2 примем за 30 км/ч, что характерно для условий г. Подольска. Вероятность d свободного движения «быстрых» автомобилей будем изменять от 0,5 до 1Д

Последовательно принимая v2 от 30 км/ч при различных значениях d, рассчитаем соответствующее значение средней скорости и движения «быстрых» автомобилей по вышеуказанной формуле.

Госавтоинспекция принимает меры по упорядочению организации движения__на участке, если снижение скорости на нем происходит на 33 %. Это дает нам возможность принять этот же.

уровень для своих расчетов. Однако считаем, что допустимый предел снижения скорости при перевозке КТГ требует дальнейшего исследования с учетом конкретной перевозки и транспортной обстановки в регионе.

Для расчетов необходимо определить интенсивность движения транспортного потока в приведенных единицах. Коэффициент приведения в данном случае как показали расчеты может быть принят 14.

Зная интенсивность движения и скорость v2 и задавая v2, можно определить долю времени (вероятность) d, в течение которой автомобили могут двигаться свободно со скоростью v2, и число автомобилей, которое пройдет за этот период d.

На любом участке маршрута берем фактическую скорость автомобилей и определяем по рис. 41 до какого значения можем ее снизить (не более 33%), что даст период времени, в течение которого будет происходить это снижение.

Рис. 3. Изменение средней и фактической скоростей движения в общем потоке

Например, и2 = 30 км/ч, должна быть 20 км/ч при d-0,6. Это значит, что около 60% автомобилей проследуют без задержек (т. е. с нормальной скоростью), 40% будут скапливаться в очередь (колонну ожидания), если ширина проезжей части не больше ширины автомобиля с КТГ , так как обгон в этом случае невозможен.

Если происходит падение скорости транспортного потока при совместном движении с КТГ на том же перегоне, то оно, в свою очередь, дает падение производительности подвижного состава этого потока, так как между скоростью и производительностью имеется известная зависимость.