IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

На сегодняшний день уровень автомобилизации России еще не достиг показателей западных стран (США, Германия, Франция) и Китая. В США и Европе на 1000 жителей приходится вдвое больше автомобилей, чем в России. Вопреки этим фактам, Россия испытывает те же проблемы, что и более развитые страны:

1. Рост числа ДТП (дорожно-транспортных происшествий) со смертельным исходом.

2. Пробки и заторы, обусловленные увеличением плотности транспортного потока.

3. Отрицательное воздействие на экологическую обстановку в целом.

Данные проблемы являются следствием неправильного выявления причин и выбора методов их устранения. Наиболее точным из существующих в настоящий момент методов выявления причин возникновения проблем на магистралях города является имитационное моделирование. В особенности данный метод дает положительные результаты в случае необходимости внесения изменений в конфигурацию улично-дорожной сети города [1].

Набережные Челны – второй по величине и численности населения город Республики Татарстан, крупный индустриально-промышленный центр, важнейший транспортный узел Республики. Данный факт ставит перед нами задачи анализа и прогноза пассажирских и автомобильных потоков на улично-дорожной сети города:

• Оценка принятых планировочных решений по транспортным параметрам (уровню загрузки участков и узлов, скорости сообщения, доступности, количеству ДТП).

• Определение участков и узлов улично-дорожной сети, требующих перепланировки (изменение геометрических параметров, корректировка режимов работы светофора).

• Определение требуемой пропускной способности реконструируемых и вновь строящихся участков и узлов сети.

В целях решения данных задач требуется использовать современный аппарат, позволяющий исследовать сложные организационно-технические системы. Таким аппаратом сегодня является имитационное моделирование [2].

Использование имитационной модели позволяет сравнить несколько возможных вариантов и выбрать наилучший для данных условий, а также дает возможность для выработки рекомендаций по развитию улично-дорожной сети (УДС) города. Применение данного метода позволяет:

1. повысить эффективность функционирования транспортного комплекса города;

2. повысить эффективность расходования бюджетных средств при внесении изменений в конфигурацию улично-дорожной сети города;

3. повысить уровень безопасности водителей и пешеходов на дорогах города;

4. обеспечить рост инвестиционной привлекательности городской экономики за счет оптимизации инфраструктуры пассажирских перевозок;

5. оптимизировать работу общественного транспорта;

6. увеличить пропускную способность улиц и магистралей города;

7. снизить плотность транспортного потока, уменьшив вероятность возникновения заторов и пробок;

8. улучшить экологическую ситуацию вблизи магистралей города [3, 4].

Одним из «проблемных» участков города Набережные Челны является пересечение проспектов Московский и Автозаводский. На основании данных, представленных ГИБДД, было выявлено, что на данном участке имеет место высокая концентрация ДТП с участием пешеходов. Для более детального анализа участка была построена его имитационная модель (рисунок 1).

Были учтены такие факторы, как:

• Геометрия участка.

• Интенсивность движения автомобилей.

• Интенсивность появления пешеходов на участке с распределением по полосам движения.

• Режимы работы светофоров на предыдущих и последующих участках.

• Количество фаз светофорного регулирования.

Рисунок 1 - Модель участка дорожной сети до внесения изменений

Результаты эксперимента на модели показали, что на рассматриваемом участке движение характеризуется наличием следующих неблагоприятных факторов:

• Большая плотность потока.

• Несоответствующая потоку геометрия участка.

• Наличие большого количества элементов транспортной инфраструктуры (остановки, развороты).

• Нерегулируемый пешеходный переход

Для снижения влияния вышеперечисленных неблагоприятных факторов на параметры дорожного движения была предложена схема пешеходного перехода с использованием светофорного регулирования, синхронизированного с основным транспортным узлом рассматриваемого участка УДС (перекрестком проспектов Московский и Автозаводский). Было доказано, что данный пешеходный переход влияет на плотность потока в обоих направлениях проспекта Московский. Внесение предлагаемых изменений в имитационную модель рассматриваемого участка (рисунок 2) с проведением последующего эксперимента на ней, показало, что такой вариант приведет к снижению вероятности возникновения ДТП, а также стабилизирует параметры пешеходного и транспортного потоков. В модели был использован объект «светофор» с целью снижения плотности потока и обеспечения безопасного передвижения пешеходов.

Рисунок 2 – Модель участка после внесения изменений

В модели методом перебора, основанном на метаэвристике, была определена наиболее подходящий режим светофорного регулирования пешеходного перехода, позволяющая обеспечить пешеходам возможность безопасного перехода через проспект, а транспортным средствам беспрепятственного преодоления данного участка. Для установки адаптивного режима работы светофора в модели был выбран основным ближайший перекресток (пересечение проспектов Автозаводский-Московский). В процессе работы модели собиралась информация о характеристиках транспортного и пешеходного потоков на каждом из участков. Непрерывный анализ характеристик транспортного потока, поступающих в режиме реального времени в виде обратной связи от последующих участков улично-дорожной сети позволяет корректировать необходимую длительность разрешающего сигнала светофора для пешеходного перехода. В таблице 1 представлены изменения фазы светофора с кнопкой для пешеходов в зависимости от плотности потока.

Таблица 1 – Изменение фазы светофора на рассматриваемом участке

Плотность транспортного потока на участке (%)	Плотность пешеходного потока на участке (%)	Красный сигнал для пешеходов (сек.)	Зелёный сигнал для пешеходов (сек)
95	89	60	40
82	78	55	45
74	68	45	30
61	50	40	35

Таким образом, адаптивное регулирование позволяет равномерно разгружать все направления на участках улично-дорожной сети, пропуская только то количество транспорта, которое сможет пропустить последующий участок.

В рассматриваемой модели возможно изменение параметров светофора по следующим направлениям:

• количество режимов;

• временные рамки режимов

учет данных мониторинга (наличие беспроводной связи с центром управления). Результаты исследования рассматриваемого участка представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Расчетные параметры участка «Автозаводский-Московский»

Наименование параметра	Значение до внесения изменений	Значение после внесения изменений
Средняя скорость на участке, км/ч	11	25
Количество остановок за ед.времени, шт.	3	1
Плотность потока, % отн.дороги	93	65
Среднее время преодоления участка, мин.	3	1,2

Таблица 2 показывает значительное улучшение параметров рассматриваемого участка улично-дорожной сети.

Предложенное решение задачи улучшения параметров участка улично-дорожной сети города реализует усовершенствованный метод координированного управления транспортными потоками на больших и наиболее «проблемных» участках. В основе решения лежит использование имитационного моделирования, позволяющее учитывать большое количество факторов транспортной сети, в том числе и стохастических. Анализ рассматриваемого участка с помощью имитационной модели позволил выработать ряд рекомендаций по изменению его параметров.

Литература

1. Иносэ, Х. Управление дорожным движением / Х. Иносэ, Т. Хамада. – М: «Транспорт», 1984. – 284 с.

2. Каталевский, Д.Ю. Основы имитационного моделирования и системного анализа в управлении: учебное пособие; 2-е изд., перераб. и доп. / Д.Ю. Каталевский. — М.: Издательский дом «Дело» РАНХиГС, 2015. — 496 с.

3. Введение в математическое моделирование транспортных потоков: Учебное пособие / А.В. Гасников и др. Под ред. А.В. Гасникова. — М.: МЦНМО, 2014. — 426 с.

Код для цитирования: Скопировать