автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Моделирование приоритетного движения автобусов

^ *

^ ^ ** С®

На правах рухописи ГОЛЕ1ШЦКИЙ ЮРИЙ ВЛАДИМИГОВИЧ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИОРИТЕТНОГО ДВИЖЕНИЯ АВТОБУСОВ

Специальность 05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соисканэе ученой степени кандидата технических шук

Волгоград 1999

Работа выполнена на кафедре организация перевозок н дороашого движения Ростовского государственного строительного университета.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Зырянов В.В.

Официальные оппоненты

догггор технических наук, профессор Коноплянко В.И.

кандвдагг технических наук, доцент Ганзнн С.В.

Ведущее предприятие

ГИБДД г. Ростова-на-Допу

Запала состоится " 28 " января 2000 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета К 063.76.02 в Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400066, г. Волгоград, проспект Ленина, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан декабря 1999 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Ожогин В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Ускоренные темпы автомобилизации в последние годы пи в коей мере не уменьшили значимость городского пассажирского автомобильного транспорта в общей системе транспортного обслуживалия. В настоящее время очевидным фактом является то, что попытка решения проблемы городских транспортных сообщений только посредством увеличения парка индивидуальных автомобилей не привели к ожидаемому результату. В этих условиях городской пассажирский транспорт вступил в новую фазу своего развития, которая характеризуется, в первую очередь, необходимостью повышения качества транспортных услуг для привлечения пассажиров.

В последние годы многие проекты совершенствована* организации перевозок и движения связаны с обеспечением приоритетного движения общественного транспорта на уличпо-дороясной сета городов. Современные тенденции заключаются в том, чтобы отдакггь предпочтение общественному транспорту по сравнению с индивидуальными автомобилями. Приоритетное обслуетшзнне ыаршрутных автобусов на регулируемой сета является актуальной и долгосрочной задачей повышения пропускной способности регулируемых пересечений. Организация приоритетного движения выступает важнейшим аргументом привлечения на общественный транспорт жителей городов с высоким уровнем автомобилизации.

Постоянно совершенствуются методы предоставления приоритета, технические средства, критерии опггшяззшш параметров управления. Одной из основных проблем является то, что характеристики транспортных потоков, интенсивность движешм маршрутных автобусов и объем перевозок, отклонение от расписания двзркешм не могут был» зграяее сопостаз-

лены с параметрами регулирования и величиной задержки пассажиров к транспортных средств. Поэтому для оценки эффективности приоритетного движения применяется моделирование движения автомобилей н автобусов, которое позволяет объективно производить выбор вариантов и принимать ошпмальные решения. Тахиы образом, исследование закономерностей изменения факторов, характеризующих качество организации перевозок и движения, является актуальной задачей.

Целью работы является совершенствование организации движения маршрутных автобусов на улнчио-доршшой сета городов.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: проведен анализ направлений развития автоматизированных систем управления городскими пассажирскими перевозками, определены их функциональные возможности, установлены особенности организации приоритетного движения на основе данных навигационных систем;

выполнены экспериментальные исследования характеристик движения транспортного потока и маршрутных автобусов на улично-дороетой сета г. Ростова-на-Дону;

проведены модельные исследования организации приоритетного движения автобусов на регулируемых пересечениях.

Научная новизта работы заключается в следующем: установлены закономерности возникновения различных режимов приоритетного регулирования, структура основных вариантов работы регулируемого пересечения в приоритетном режиме, получены зависимости между частотой каждого рекима приоритетного регулирования я интенсивностью движения автобусов;

получены зависимости между задержкой пассажиров и частотой движения маршрутных автобусов при различных методах организации приоритетного регулирования;

определены особенности изменения характеристик транспортных потоков при организации приоритетного движения автобусов;

установлены параметры эффективности приоритетного регулирования при определении м естоположепня автобуса с помощью навигационных систем.

Практическая ценность:

разработано программное обеспечение по моделированию движения автомобилей н автобусов на регулируемом перекрестке с предоставлением приоритета автобусам;

определены параметры качества пассажирских перевозок па уличпо-дорожной сети г. Ростова-на-Дону н выполнен прогноз их изменения пря организации приоритетного движения;

результаты работы могут бьпъ использованы для комплексной оценки изменения условий движения и перевозок при введении приоритетного движения автобусов.

Реализация работы

Результаты диссертационной работы используются администрацией г. Ростова-на-Дону при организации пассажирских перевозок. При управлении городским пассажирским транспортом используются следующие положения диссертационной работы:

математические модели и программное обеспечение по оценке технико-эксплуатационных параметров движения автобусов по маршрутной сети г. Ростова-на-Дону,

рекомендация по нормированию скоростных режимов движения автобусов на городских магистралях;

проектные предложения по организация приоритетного движения автобусов;

результаты обследования условий движения транспортных потоков и маршрутных автобусоз ш уличио-дсрошюй сети г. Ростова-на-Дону.

Результаты диссертационной работы использованы при разработке Программы развития пассажирского транспорта г. Ростова-на-Дону на 1999-2002 года.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 240400 "Организация дорохшого движения" в Дорожно-транспортном институте Ростовского государственного строительного университета.

Агнюбання работы

Основные положения диссертационной работы докладывались ш научно-технических конференциях Дорожно-транспортного института Ростовского государственного строительного университета (1997-1999 г. г.), международной научно-технической конференции "Современные проблемы дорожно-транспортного комплекса" (Ростов-на-Дону, 1998 г.), Московском международном логистическом форуме (Москва, 1999 г), международной гаучно-практической конференции "Логистика: стратегия и тактика антикризисного управления" (Ростов-на-Дону, 1999 г.), международной научно-практической конференции "Социально-экономические проблемы развития транспорта" (Ростов-иа-Дояу, 1999 г.), международной научно-технической конференции "Прогресс транспортных средств и систем" (Волгоград, 1999 г.).

Публикация

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 5 статьях.

Структура и объем работа

Диссертация состоит ш введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, содеркоит 70 рисунков н 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведена общая характеристика работы.

В первой главе выполнен анализ функционального и технического совершенствования систем управления движением автобусов. Рассмотрен процесс развития этих систем в Германии, Англии, США, Франции, Италии, Швейцарии и раде других стран. Изучены межгосударственные проекты ROMANSE, COMFORT, JUPITER, LLAMD и другие.

Проведенный анализ показывает, что все развитые страны с высоким уровнем автомобилизации интенсивно разрабатывают и внедряют системы управления городскими пассажирскими перевозками, отличэтеяышми особенностями которых на современном этапе являются приоритетное движение автобусов, постоянный контроль местоположения автобусов на маршрутной сети с помощью навигационных систем, информационное обеспечение пассажиров в реальном режиме времени. Объединение этих направлений деятельности на системном уровне привело к созданию автоматизированных систем управления движением автобусов, последовательное развитее которых вывело на новый уровень организацию городских пассажирских автомобильных перевозок. Все зги меры предприняты для того, чтобы повысить привлекательность общественного пассажирского транспорта, сделать его более конкурентоспособным по сравнению с индивидуальным транспортом в сложных условиях движения на перегруженных городских улицах.

Анализ направлений развития автоматизированных систем управления движением автобусов с использованием технологии интеллектуальных транспортных систем похазал, тго предоставление приоритета маршрутным автобусам при проезде регулируемых пересечений кожет осущесгв-

лятъся при идентификации автобуса на любом расстоянии от перекрестка с учетом отклонения автобуса от графика движения. Поэтому исходя из расширения функций систем управления движением автобусов, сложности условий движения на городских магистралях моделирование является одним то основных методов исследования особенностей организации приоритетного движения автобусов.

Во второй главе выявлена структура различных режимов приоритетного движения маршрутных автобусов на регулируемых пересечениях. Оценка вероятности различных ситуаций при организации приоритетного движения автобусов на регулируемых пересечениях производилась для перечня следующих вариантов:

1. Маршрутный автобус проходит перекресток без корректировки установленной оягамальной длительности горения зеленого сигнала.

2. Требуется продление зеленого сигнала для безостановочного проезда автобуса.

3. Маршрутный автобус прибывает к перекрестку при запрещающем сигнале светофора до истечения минимальной длительности зеленого сигнала на конфликтующем направления.

4. Автобус прибывает при запрещающем сигнале светофора, но после истечения минимальной продолжительности зеленого сигнала на конфликтующем направлении.

Для определения структуры вариантов приоритетного движения осуществлялось моделирование для различных законов распределения интервалов между автобусами и интенсивности движения автобусов. Интенсивность движения автобусов изменялась от 30 до 140 авт/ч в одном направлении. Для оценки распределения интервалов использовались отрицательное экспоненциальное, нормальное и пшерэрланговское распределения. Моделирование моментов появления автобусов по этим законам осу-

пхествляяось на основе алгоритма Неймана. При моделировании воспроизводился десятичасовой промежуток времени.

Для каждого из вариантов получены распределения вероятности его появления и корректировки параметров регулирования. На структурные изменения вероятности различных режимов приоритетного регулирования оказывают влияние в первую очередь такие факторы, как величина времени продления зеленого сигнала на основном направлении, интенсивность движения автобусов, закономерности изменения интервалов между автобусами. Наиболее существенные изменения в режиме светофорного регулирования происходят под воздействием величины возможного времени продления зеленого сигнала на основном направлении. Получены следующие зависимости, которые позволяют прогнозировать вероятность различных резхнмов приоритета в зависимости от возможного времени увеличения зеленого сигнала на основном направлении: вероятность первого варианта

р1 = 0,439- 0,00625/, -0,00021/? ; (1)

вероятность второго варианта

Рг = 0,00482 + 0,00886/е + 0,000483/? ; , (2) вероятность третьего варианта

Рз = 0,239 + 0,00839/е - 0,00063/? ; (3)

рА = 0317 - 0,01 Ие + 0,00037/? , (4)

вероятность четвертого варианта

где - возможное время продления зеленого сигнала, с. Установлены также структурные изменения частоты возникновения вариантов приоритетного регулирования при различной интенсивности движения маршрутных автобусов. Результаты получены при изменении

интенсивности движения автобусов от 30 до 120 авт/ч в одном направлении.

Наличие значительного количества регулируемых пересечений на участках улично-дорояшой сеггн, по которым проходят маршруты общественного транспорта, является одной из основных причин, способствующих возникновению группового движения автобусов. Экспериментальные данные показывают, что прн высохоб интенсивности движения маршрутных автобусов, достигающей 100-140 авт/ч в одном направлении, свыше 20% автобусов могут двигаться в групповом режиме с интервалами между автобусами 5-7 с. Поэтому такие ситуации были также изучены при анализе приоритетного движения автобусов.

Распределение интервалов для этих условий точнее всего описывается гиперзрланговским распределением. При интенсивности движения маршрутных автобусов менее 75 звт/ч в одном направлении существуют значительные колебания структуры различных вариантов приоритетного регулирования. Очевидно, что стохастический процесс прибытия автобусов к перекрестку оказывает определяющее влияние на частоту появления различных вариантов приоритетного регулирования.

С возрастанием интенсивности движения автобусов проявляются четкие тенденции изменения структуры различных вариантов приоритетного регулирования. Вариант прибытия автобуса при работе перекрестна без продления оптимальной продолжительности зеленого сигнала на основном направлении имеет вероятность появления около 25% в диапазоне изменения интенсивности движения автобусов от 75 до 145 авт/ч. Вероятность работы перекрестка в режиме продления продолжительности зеленого сигнала на основном направлении возрастает до 37%. Вероятность варианта прибытия автобуса в момент красного сигнала на основном направлении, но до истечения минимальной продолжительности зеленого сигнала на конфликтующем направлении несколько возрастает: с 17% при ни-

тенсивносга движения 75 авт/ч до 23% при интенсивности движения 145 авт/ч.

Вероятность варианта сокращения длительности красного сигнала па конфликтующем направления снижотся с 23 до 20% при увеличении интенсивности движения автобусов с 75 до 145 авт/ч.

В третьей главе проведено исследование задержек на регулируемых перекрестках при организации приоритетного движения маршрутных автобусов. Для этой цели осуществлялось моделирование движения автобусов и транспортного потока на регулируемом пересечении. Для имитационного моделирования движения автобусов и автомобилей в транспортном потоке был разработан алгоритм и программное обеспечение. Этот алгоритм позволяет осуществлять моделирование движения автобусов, в том числе и с использованием навигационных систем.

Для получения оценки адекватности и получения достоверных результатов проведены экспериментальные исследования режимов движения автобусов н транспортных потоков с помощью дорожной лаборатории и видеокамеры. Полученные дзшше позволяют учитывать реальные закономерности движения автобусов и получать более точные результаты при моделировании.

Исследование интервалов между звтобусамн на разных участках маршрутной сети позволило установить, что в зоне влияния светофорного регулирования распределение интервалов мезду автобусами является двухмодальньш. На основании этих данных установлено, что изменение интервалов меньших, длительности фазы светофорного регулирования, описывается гамма-распределением (рис. 1). Интервалы, превышающие длительность фазы светофорного регулирования, описываются нормальным законом (рнс.2). Экспериментальные данные позволили также установить структуру режимов движения автобусов на марпгрушой сети Роста вд-яа-Дону. В общем цикле двжтачня автобуса доля времени движения со-

ставляетбЗ%, доля времени задержки из остановках - 17%, доля времени задержки на светофорах - 20%. 30 25

1,00 5,25 9,50 13,75 18.00 22Д5 26,50 30,75 35,00 Инпрвза между азтобусацн, с

Рис. 1. Распределение интервалов между автобусами, меньших длительности фазы светофорного регулирования

Среднее зиггкяне 77,5 с

Средиегаадртяесия спаовмие 15,95 с

40,0 50,6 61Д 71,9 82^ 93,1 103,8 И4.4 125,0 йвтфаа нону игобцеамце Рис. 2. Распределение интервалов меэду автобусами, превышающих

длительность фазы светофорного регулирования

С использованием этих закономерностей осуществлялось моделирование движения транспорт! шх потоков и маршрутных автобусов для определения изменения задержек пассажиров и транспортных средств. При ыо-

допировании рассматривались следующие варианты: жесткое светофорное регулирование без приоритета автобусам; адаптивное светофорное регулирование с приоритетным движением автобусов по одной го улиц; адаптивное светофорное регулирование с приоритетным движением автобусов по одной из улиц в условиях функционирования навигационной системы определения местоположения автобусов; адаптивное светофорное регулирование с приоритетным движением автобусов по обеим пересекающимся улицам в условиях функционирования навигационной системы определения местоположения автобусов.

Анализ результатов моделирования показывает, что существуют устойчивые взаимосвязи между задержкой пассажиров на регулируемом перекрестке, гатгеяснвиостью движения маршрутных автобусов и методами организации дорожного движения.

Как показывают полученные при моделирования зависимости, с увеличением интенсивности движения автобусов повышается эффективность организации приоритетного движения автобусов. При этом на конфликтующем направлении также проявляется тенденция снижения задержки пассажиров, но в менее значительных масштабах.

Величина снижения суммарных задержек пассажиров на перекрестке возрастает с увеличением интенсивности движения автобусов, что свидетельствует об эффективности приоритетного проезда автобусов при любой частоте движения общественного транспорта (рис. 3).

Изображенные на рис. 3 зависимости описываются следующими уравнениями:

для жесткого регулирования

1р = 1849,65 + 557,32^-1,648^, г =0,9;

для приоритетного регулирования

tp = 7663,41+217¿22qa - 0,152q* , (6) г = 0,888.

g 50000

-г

Я 45000

в

§• 40000

1 35000

8

5 зоооо

г

о. 25000

Ё

м 20000

§

= 15000

в

| 10000

30 45 60 75 90 105 120 135 150 шггкгскгкость дагагегаяия автобусов, ьэт/ч Рис. 3. Суммарные задержки пассажиров на перекрестке при различных методах организации дорожного движения

При использовании навигационных систем можно идентифицировать маршрутные автобусы н определил» их местоположение сразу же после прохождения выи предыдущего перекрестка. Однако результаты моделирования показали, что при таком подходе к управлению дорожным движением н организации пассажирских перевозок резко возрастают задержки пассажиров транспортных средств, движущихся на конфликтующем направлении. Снижение задержек пассажиров на основном направлении по сравнению с жестким регулированием не в состоянии компенсировать рост задержки на конфликтующем направлении, и поэтому суммарные задержки пассажиров при учете автобусов сразу зее после прохождения предыдущего перекрестка кизрастают. Модельные эксперименты показывают,

что оптимальным удалением от перекрестка при предоставлении приоритета в работе автобусов с навигационными системами следует считать 120 - 140 и (рис. 4). Эта зависимость описывается уравнением

гр = 19471,24-149,68/+ \29Мяа +0,757/2 -0,0119^ , (7)

В четвертой главе производится оценю» параметров транспортных потоков при организации приоритетного движения автобусов. Эту задачу необходимо решить для того, чтобы улучшение условий движения шр-шрутного транспорта происходило при сохранении пропускной способности перекрестка. Поэтому исследованы различные модели определения

г =0,887,

где /- расстояние до стоп-лшши, с которого производится вдентифигацш автобуса, м; да - интенсивность движения автобусов, авт/ч.

№

гатооусоз, гвтхч

Рис. 4. Влияние расстояния обнаружения автобуса и интенсивности движения автобусов на суммарную задержку пассажиров на перекрестке

пропускной способности и зависимости между характеристиками транспортных потоков.

Анализ зависимости между скоростью и удельной задержкой пассажиров позволяет выявить различные состояния транспортного потока (рис.5). При удельной задержке пассажира на перекрестке не превышающей 5 секунд сохраняются нормальные условия движения, когда скорость сообщения составляет 33 - 45 км/ч. Сложные условия движения возникают, когда величина удельной задержки переходит на уровень 20 - 30 с. Этот переход происходит при падения скорости до 10 - 20 км/ч. На следующей стадии падение скорости сообщения замедляется, но практически в два раза увеличивается удельная зэдерика пассажира, достигая 45 - 50 с.

50

о

I40

| 30

во

й & 20

«? 10 л

5

£ о

41

> \ Н4.Ш-0, 038У)

< N о

10

15

30

35

40

20 25 Сисросп, ОиЧ

Рис. 5. Изменение скорости сообщения в удельной задержки пассажира на перекрестке при организации приоритетного движения автобусов в условиях навигационных систем

При интенсивности движения, равной 0,75 от пропускной способности, величина задержки пассажиров менее 5 с и перекресток функционирует в оптимальном режиме. Увеличение транспортной нагрузки вызывает значительное возрастание задержки и ухудшение условий движения. Хотя перекресток пропускает максимальное количество автомобилей, однако

задержка пассажиров в 20 - 30 с и низкая скорость сообщения свидетельствуют о сложных условиях движения. При дальнейшем увеличении задержки происходит падение интенсивности движения вследствие создания ззторовых ситуаций.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ II ВЫВОДЫ

1. В результате анализа развития систем управления городским пассажирским транспортом установлено, что основными функциями згах систем являются обеспечение автобусам приоритета на регулируемых пересечениях, мониторинг местоположения автобусов на маршрутной сети с помощью навигационных систем, информационное обеспечение пассажиров в реальном режиме времени. Изучение влияния организация приоритетного движения автобусов на эффективность перевозок и качество организации дорожного движения в условиях такого расширения методов я критериев предоставления приоритета является актуальной задачей.

2. Установлены вероятности возникновения различных вариантов работы регулируемого пересечения в приоритетном режиме. При интенсивности движения автобусов менее 75 ед/ч в одном направления существуют значительные колебания структуры различных вариантов приоритетного регулирования. При большей ннтеяснвяосгя движения автобусов устанавливается стабильная структура вариантов проезда автобусов в безостановочном реяяме: вероятность проезда автобуса без корректировки зеленого сигнала составляет около 25%, вероятность продления продотан-тсяьностн зеленого сигнала на основном направлении - 37%, вероятность прибытия автобуса в момент краевого сигпаля на основном направления, но до истечения минимальной продолжительпостп зеленого сигнала на конфликтующем направлении - 17%, вероятность сокращения длительности красного сигнала на конфликтующем направлении - 21%. Структура

основных вариантов работы регулируемого пересечения в приоритетном режиме получена для различных типов распределения интервалов между автобусами н интенсивности движения автобусов.

3. Разработано программное обеспечение по моделированию движения автомобилей и автобусов на регулируемом пересечении в условиях определения местоположения автобуса с использованием навигационных систем.

4. Установлено, что при интенсивности движения автобусов от 30 до 140 авт/ч организация приоритетного движения приводит к снижению совокупной задержки пассажиров автобусов и автомобилей на перекрестке на 29 - 32%. Если приоритет обеспечивается с использованием навигационных систем, величина снижения задержки пассажиров может достигать 40% по сравнению с организацией движения автобусов без приоритета.

5. Получены зависимости между задержкой транспортных средств и расстоянием до стоп-линии, с которого производится идентификация автобуса при использовании навигационных систем для определения критерия оптимальности предоставления приоритета. При увеличении расстоянии идентификации до 125 - 140 м обеспечивается снижение задержки пассажиров на 15-18% по сравнению с постоянным расположением приоритетного детектора на расстояния окало 40 м.

6. В результате модельных экспериментов получены зависимости между характеристиками транспортных потоков при организации приоритетного движения. Установлено, что пропускная способность перекрестка при введении приоритетного движения не снижается. Организация приоритетного движения обеспечивает сохранение достаточно высокой скорости сообщения при плотных транспортных потоках на полосах для яругой категории транспортных средств. При сложных условиях движения на обычных полосах скорость сообщения падает до 10 км/ч, на полосе приоритетного движения сохраняется на уровне 30 км/ч.

7. Результаты исследований используются Администрацией и ГИБДД г. Ростова-на-Дону для совершенствования работы городского пассажирского транспорта н повышения уровня организации дорожного движения в виде математических моделей и программного обеспечения по оценке технико-эксплуатационных параметров движения азтобусов по маршрутной сети г. Ростова-на-Дону, рекомендации по нормированию скоростных реетмов движения автобусов на городских магистралях, проектных предложений по организации приоритетного движения автобусов.

Основные пологсе.'пгз диссертации ояублккопзтш н работах:

1. Зырянов В. В., Санамов Р. Г., Голеннцкнй Ю. В. Моделирование движения маршругаого транспорта //Современные проблемы дорожно-транспортного комплекса: Тезисы докладов 1-й меядунар. нзуч.-практ. конф.-Ростов н/Д: РГСУ, 1998. С. 163 -169.

2. Зырмюз.В.В., Голеиицкнй ЮЛ. Информационное обеспеченпе логистических систем пассажирских перевозок //Материалы Московского междунар. логистического форума. М , 1999.

3. Зьфянов.В.В., Голеннцкнй Ю.В. Моделирование логистических задач пассажирских перевозок //Логистика: стратегия н тактика антикризисного управления. Материалы меддупар. пауч.-прахг. конф.-Ростов н/Д: РГСУ, 1999. С 18 -19.

4. Зыряков В. В., Санамов Р. Г., Голеннщош Ю, В. Экологическая безопасность городского пассажирского транспорта // Социально - экономические проблемы развития транспорта регионов: Материалы мезздушр. науч.-практ. конф.-Ростоз и/Д: РГУПС, 1999. С. 18.

5. Голеницкий Ю.В., Зыряноз В.В. Моделирование приоритетного д вижения маршрутных автобусов //Прогресс транспортных средств и систем: материалы кезздунар. конференция. Волгоград, 1999.

Введение.

1. Анализ развития систем управления движением автобусов.

1.1 Функциональное и техническое совершенствование систем управления движением автобусов.

1.2 Автоматизированные системы управления движением автобусов с использованием технологии интеллектуальных транспортных систем.

2. Анализ структуры различных режимов приоритетного движения маршрутного транспорта.

2.1 Аналитическая оценка вероятности различных вариантов приоритетного движения автобусов на регулируемых пересечениях.

2.2 Анализ вероятности различных вариантов приоритетного проезда автобусов при экспоненциальном распределении интервалов между автобусами.

2.3 Частота различных вариантов приоритетного регулирования при нормальном распределении интервалов между автобусами.

2.4 Частота различных вариантов приоритетного регулирования при гиперэрланговском распределении интервалов между автобусами.

3. Исследование задержек на регулируемых перекрестках при организации приоритетного движения маршрутных автобусов.

3.1 Модели определения задержек на регулируемых пересечениях.

3.2 Аналитические модели определения задержек при организации приоритетного движения автобусов.

3.3 Моделирование задержек на перекрестках при автоматическом определении местоположения автобуса и приоритетном движении.

3.4. Экспериментальные исследования параметров движения автобусов на маршрутной сети г. РостоЕа-на-Дону.

3.5 Анализ результатов моделирования задержек на перекрестках при организации приоритетного движения автобусов.

4. Оценка характеристик транспортных потоков при организации приоритетного движения автобусов.

4.1 Модели оценки пропускной способности транспортного потока.

4.2 Определение пропускной способности регулируемых пересечений.

4.3 Моделирование работы перекрестка при изменении транспортной нагрузки.

Ускоренные темпы автомобилизации в последние годы ни в коей мере не уменьшили значимость городского пассажирского автомобильного транспорта в общей системе транспортного обслуживания. В настоящее время очевидным фактом является то, что попытки решения проблемы городских транспортных сообщений только посредством увеличения парка индивидуальных автомобилей не привели к ожидаемому результату. Чрезмерно высокие уровни автомобилизации в 500 - 650 автомобилей на 1000 жителей наряду повышением мобильности населения привели к целому комплексу негативных проблем: снижение скорости сообщения автомобилей до пределов, когда они проигрывают маршрутным автобусам, загрязнение окружающей среды, снижение безопасности перевозок. В этих условиях городской пассажирский транспорт вступил в новую фазу своего развития, которая характеризуется, в первую очередь, необходимостью повышения качества транспортных услуг для привлечения пассажиров.

Анализ функционирования транспортных систем городов показывает, что акцент только на развитие улично-дорожной сети не позволяет решить проблемы организации перевозок и движения, улучшить условия движения, устранить причины возникновения заторов, снизить токсичные выбросы автомобилей. Опыт развитых стран показывает, что одним из стратегических путей решения этой проблемы является создание условий для приоритетного развития общественного транспорта для того, чтобы стимулировать переход населения от индивидуального транспорта к автобусам.

Значимость этой проблемы подчеркивается разработкой и реализацией крупномасштабных проектов развития систем управления перевозками и движением в крупных городах. Такие проекты как КОМАРЕ, СОМ

FORT, JUPITER, LLAMD и другие финансируются на межгосударственном уровне Европейским Сообществом и другими организациями.

Возврат к необходимости повышения роли общественного пассажирского транспорта происходит на качественно иной основе. Для того, чтобы составить конкуренцию индивидуальному транспорту применяются автоматизированные системы управления, выполняющие значительно более широкие функции, чем традиционные системы диспетчерского управления автобусными перевозками.

Наибольшую эффективность имеют системы управления городским пассажирским транспортом, построенные по технологии интеллектуальных транспортных систем. На основе системного анализа транспортных процессов, логистических принципов управления, моделирования перевозок и дорожного движения созданы системы, основными особенностями которых являются постоянное определение местоположения автобуса на маршрутной сети, обеспечение приоритетного проезда автобусов на регулируемых пересечениях, информационное обслуживание пассажиров в реальном режиме времени.

Цель организации приоритетного движения состоит в создании преимуществ автобусам по сравнению с легковыми автомобилями. Приоритетное движение автобусов оказывает прямое и существенное влияние на скорость сообщения, один из основных показателей качества обслуживания пассажиров городскими автобусами. Поэтому обеспечение приоритета маршрутным автобусам рассматривается как средство повышения привлекательности и качества пассажирских перевозок.

Введение приоритетного движения обеспечивает снижение задержек автобусов и пассажиров, значительно повышает регулярность движения при прохождении маршрутов по загруженным участкам улично-дорожной сети. Все это гарантирует поездку в нужное время с расчетными затратами времени на передвижение.

Вследствие этих преимуществ постоянно совершенствуются методы предоставления приоритета, технические средства, критерии оптимизации параметров управления. При организации приоритетного движения автобусов на регулируемых пересечениях необходимо учитывать большее количество факторов, чем при жестком регулировании. Одной из основных проблем является то, что характеристики транспортных потоков, интенсивность движения маршрутных автобусов и объем перевозок, отклонение от расписания движения не могут быть заранее сопоставлены с параметрами регулирования и величиной задержки пассажиров и транспортных средств. Поэтому для оценки эффективности приоритетного движения применяется моделирование движения автомобилей и автобусов, которое позволяет объективно производить выбор вариантов и принимать оптимальные решения. Таким образом, исследование закономерностей изменения факторов, характеризующих качество организации перевозок и движения, является актуальной задачей. Цель и задачи работы.

Целью работы является совершенствование организации движения маршрутных автобусов на улично-дорожной сети городов.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: проведен анализ направлений развития автоматизированных систем управления городскими пассажирскими перевозками, определены их функциональные возможности, установлены особенности организации приоритетного движения на основе данных навигационных систем; выполнены экспериментальные исследования характеристик движения транспортного потока и маршрутных автобусов на улично-дорожной сети г. Ростова-на-Дону; проведены модельные исследования организации приоритетного движения автобусов на регулируемых пересечениях.

Научная новизна работы: установлены закономерности возникновения различных режимов приоритетного регулирования, структура основных вариантов работы регулируемого пересечения в приоритетном режиме, получены зависимости между частотой каждого режима приоритетного регулирования и интенсивностью движения автобусов; получены зависимости между задержкой пассажиров и частотой движения маршрутных автобусов при различных методах организации приоритетного регулирования; установлены особенности изменения характеристик транспортных потоков при организации приоритетного движения автобусов; определены параметры эффективности приоритетного регулирования при определении местоположения автобуса с помощью навигационных систем.

Практическая ценность: разработано программное обеспечение по моделированию движения автомобилей и автобусов на регулируемом перекрестке с предоставлением приоритета автобусам; определены параметры качества пассажирских перевозок на улично-дорожной сети г. Ростова-на-Дону и выполнен прогноз их изменения при организации приоритетного движения; результаты работы могут быть использованы для комплексной оценки изменения условий движения и перевозок при введении приоритетного движения автобусов.

Реализация работы :

Результаты работы внедрены в Муниципальной транспортной компании "Ростовпассажиртранс" и ГИ БДД г. Ростова-на-Дону.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 24.04 "Организация до8 рожного движения" в Дорожно-транспортном институте Ростовского государственного строительного университета. Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях Ростовского государственного строительного университета (1997-99 г.г.), международной научно-технической конференции "Современные проблемы дорожно-транспортного комплекса" (Ростов-на-Дону,

1998 г.), Московском международном логистическом Форуме (Москва,

1999 г), международной научно-практической конференции "Логистика: стратегия и тактика антикризисного управления" (Ростов-на-Дону, 1999 г.), международной научно-практической конференции "Социально-экономические проблемы развития транспорта" (Ростов-на-Дону, 1999 г.), международной научно-технической конференции "Прогресс транспортных средств и систем " (Волгоград, 1999 г.).

Публикации.

По материалам исследований опубликовано 5 статей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате анализа развития систем управления городским пассажирским транспортом установлено, что основными функциями этих систем являются обеспечение автобусам приоритета на регулируемых пересечениях, мониторинг местоположения автобусов на маршрутной сети с помощью навигационных систем, информационное обеспечение пассажиров в реальном режиме времени. Изучение влияния организации приоритетного движения автобусов на эффективность перевозок и качество организации дорожного движения в условиях такого расширения методов и критериев предоставления приоритета является актуальной задачей.

2. Установлены вероятности возникновения различных вариантов работы регулируемого пересечения в приоритетном режиме. При интенсивности движения автобусов менее 75 ед/ч в одном направлении существуют значительные колебания структуры различных вариантов приоритетного регулирования. При большей интенсивности движения автобусов устанавливается стабильная структура вариантов проезда автобусов в безостановочном режиме: вероятность проезда автобуса без корректировки зеленого сигнала составляет около 25%, вероятность продления продолжительности зеленого сигнала на основном направлении - 37%, вероятность прибытия автобуса в момент красного сигнала на основном направлении, но до истечения минимальной продолжительности зеленого сигнала на конфликтующем направлении - 17%, вероятность сокращения длительности красного сигнала на конфликтующем направлении - 21%. Структура основных вариантов работы регулируемого пересечения в приоритетном режиме получена для различных типов распределения интервалов между автобусами и интенсивности движения автобусов.

3. Разработано программное обеспечение по моделированию движения автомобилей и автобусов на регулируемом пересечении в условиях определения местоположения автобуса с использованием навигационных систем.

4. Установлено, что при интенсивности движения автобусов от 30 до 140 авт/ч организация приоритетного движения приводит к снижению совокупной задержки пассажиров автобусов и автомобилей на перекрестке на 29 - 32%. Если приоритет обеспечивается с использованием навигационных систем, величина снижения задержки пассажиров может достигать 40% по сравнению с организацией движения автобусов без приоритета.

5. Получены зависимости между задержкой транспортных средств и расстоянием до стоп - линии, с которого производится идентификация автобуса при использовании навигационных систем для определения критерия оптимальности предоставления приоритета. При увеличении расстоянии идентификации до 125 - 140 м обеспечивается снижение задержки пассажиров на 15-18% по сравнению с постоянным расположением приоритетного детектора на расстоянии около 40 м.

6. В результате модельных экспериментов получены зависимости между характеристиками транспортных потоков при организации приоритетного движения. Установлено, что пропускная способность перекрестка при введении приоритетного движения не снижается. Организация приоритетного движения обеспечивает сохранение достаточно высокой скорости сообщения при плотных транспортных потоках на полосах для другой категории транспортных средств. При сложных условиях движения на обычных полосах скорость сообщения падает до 10 км/ч, на полосе приоритетного движения сохраняется на уровне 30 км/ч.

7. Результаты исследований используются Администрацией и ГИБДД г. Ростова - на - Дону для совершенствования работы городского пассажирского транспорта и повышения уровня организации дорожного движения.

1. Автомобильные перевозки и организация дорожного движения. Справочник /Пер. с англ.; У. Рэнкин, П. Клафи, С. Халберт и др. - М.: Транспорт, 1981. - 592 с.

2. Аксенов В.А., Попова Е.П., Дивочкин O.A. Экономическая эффективность рациональной организации дорожного движения. М.: Транспорт, 1987. - 128 с. -М.: Транспорт, 1981.-592 с.

3. Антошвили М.Е., Варелопуло Г.А. Хрущев М.В. Организация городских автобусных перевозок с применением математических методов и ЭВМ. М.: Транспорт, 1974. 103 с.

4. Артынов А. П., Скалецкий В. В. Автоматизация процессов планирования и управления транспортными системами. М.: Наука, 1981. -279с.

5. Афифи А. А., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ. Пер. англ. М.: Мир, 1982. - 488с.

6. Барышев М.Л. Пути повышения эффективности использования АСУД. // Системный анализ дорожно транспортных происшествий. Сб. научн. трудов МАДИ. - М.: МАДИ, 1989. - с. 4 - 8.

7. Бекел П., Доксам К. Математическая статистика. Вып. 1. М.: Финансы и статистика, 1983. - 278 с.

8. Бекел П., Доксам К. Математическая статистика. Вып. 2. М.: Финансы и статистика, 1983. - 254 с.

9. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. М.: Наука, 1965. - 460 с.

10. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. М.: Наука, 1965. - 460с.

11. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1974. - 464 с.

12. Блатнов М.Д. Пассажирские автомобильные перевозки. М.: Транспорт, 1981. 198 с.

13. Брайловский Н. О., Грановский Б. Н. Моделирование транспортных систем. М.: Транспорт, 1978. - 125с.

14. Браунли К. А. Статистическая теория и методология в науке и технике. М.: Наука, 1977. - 408с.

15. Вайншток М.А. Организация городских автобусных перевозок. -М.: Транспорт, 1979. 189 с.

16. Варелопуло Г.А. Организация движения и перевозок на городском пассажирском транспорте. -М.: Транспорт, 1981. 95 с.

17. Ветлинский В.Н., Осипов A.B. Автоматические системы управления движением автотранспорта. М.: Машиностроение, 1986. -216 с.

18. Вол М., Мартин Б. Анализ транспортных систем. М.: Транспорт, 1989. - 514 с.

19. Гаврилов A.A. Моделирование дорожного движения. М.: Транспорт, 1980.- 190 с.

20. Галушко В.Г. Случайные процессы и их применение на автотранспорте. -Киев.: Вищашкола, 1980. 271 с.

21. Герами В.Д., Дукаревич Г.В. Организация и управление городскими пассажирскими автомобильными перевозками: учебное посо-бие/МАДИ. -М.: 1994. 144 с.

22. Геронимус Б.Л. Совершенствование планирования на автомобильном транспорте. -М.: Транспорт, 1985. 222 с.

23. Гудков В.А., Миротин Л.Б. Технология, организация и управление пассажирскими автомобильными перевозками. Учеб. для вузов/под ред. Л.Б. Миротина. М.: Транспорт, 1997. 254 с.

24. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Финансы и статистика, 1986. - 366 с.

25. Дрю Д. Теория транспортных процессов и управление ими. -М.: Транспорт, 1972. 424 с.

26. Зырянов В.В. Критерии оценки условий движения и модели транспортных потоков. Кемерово.: Кузбасский политехнический институт, 1993. - 164 с.

27. Зырянов В.В. Развитие систем управления транспортным процессом в городах. // Комплексное решение территориальных проблем дорожного движения. Сб. научн. трудов МАДИ. М.: МАДИ, 1983. - с. 5760.

28. Иносэ X. , Хамада Т. Управление дорожным движением. М.: Транспорт, 1983. - 248 с.

29. Капитанов В.Т., Хилажев Е.В. Управление транспортными потоками в городах. М.: Транспорт, 1985. - 94 с.

30. Клинковштейн Г.И., Афанасьев М.Б. Организация дорожного движения: Учебник для вузов . М.: Транспорт, 1997. - 231 с.

31. Коноплянко В.И., Гуджоян О.П., Зырянов В.В., Косолапов A.B. Организация и безопасность дорожного движения. Кемерово.: Кузбас-свузиздат, 1998. - 236 с.

32. Коноплянко В.И., Мельников А.Ф., Косолапов A.B. Системы информации в дорожном движении. М.: МАДИ, 1991. - 59 с.

33. Костин А. М. Расчетный метод определения скоростей движения на городских магистралях. М.: МГЦНТИ, 1984. 36с. (Современное состояние и тенденция развития больших городов в СССР и за рубежом; вып. 7).

34. Красников А. И. Закономерности движения на многополосных автомобильных дорогах. М.: Транспорт, 1988. - 111с.

35. Кременец Ю.А. Технические средства организации дорожного движения. М.: Транспорт, 1990. - 254 с.

36. Лобанов Е.М. Транспортная планировка городов. М.: Транспорт, 1990. - 240 с.

37. Обыденнов A.A. Управление автомобильным транспортом с применением ЭВМ. -М.: Транспорт, 1989. 147 с.

38. Оптимизация планирования и управления транспортными системами/под ред. В.Н. Лившица. -М.: Транспорт, 1987. 224 с.

39. Павленко Г.П., Половников B.C., Лопатин А.П. Автоматизированные системы диспетчерского управления движением пассажирского городского транспорта. -М.: Транспорт, 1979. 111 с.

40. Поллард Дж. Справочник по вычислительным методам статистики. М.: Мир, 1982. 344 с.

41. Самойлов Д.С. Городской транспорт. М.: Стройиздат, 1983.384 с.

42. Сильянов В. В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организации движения. М.: Транспорт, 1977. 303с.

43. Сильянов В. В. Транспортно эксплуатационные качества автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1984. -287с.

44. Сильянов В. В., Лобанов Е. М., Ситников Ю. М., Санегин Л. Н. Пропускная способность автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1972. -152с.

45. Справочник по прикладной статистике. / под ред. Ллойда Э., Ледермана У., Тюрина Ю.Н. М.: Финансы и статистика, 1989. - 510 с.

46. Статистические методы для ЭВМ. М.: Наука, 1986. - 464 с.

47. Трояков А.Н. Исследование условий движения автобусов на городских маршрутах. // Повышение качества организации движения и автомобильных перевозок. Сб. научн. тр. МАДИ. М.: МАДИ, 1986. - с. 114-118.

48. Фишельсон М.С. Городские пути сообщения. М.: Высшая школа, 1980. - 296 с.

49. Харафас Д.Н. Системы и моделирование. М.: Мир, 1967. 420с.

50. Хастингс Н., Пикок Дж. Справочник по статистическим распределениям. М.: Статистика, 1980. - 96 с.

51. Хомяк Я.В. Организация дорожного движения. Киев.: Высшая школа, 1986. - 276 с.

52. A partnership for progress. Traffic Technology International. Oct. / Nov. 1998, p. p. 21-23.

53. Bossom R. A System Architecture for ROMANSE. Traffic Technology International, Oct./ Nov. 1997, p. p. 95 99.

54. Brugali V., Oldani E. Florence keeps tabs on its buses. Traffic Technology International. Annual Rev 1997, p. 40-43.

55. Bus Net gets on board. Traffic Technology International. Apr. / May 1999, p. 126.

56. Carnow A. Enviro city goes higher - tech. Using technology to achive sustainable transport in Leicestershire. Traffic Technology International, Dec. 1996/ Jan. 1997, p. p. 74 - 76.

57. Chang G., Vasudevan M., Su C. Modelling end evaluation of adaptive bus preemption control with and without automatic vehicle location systems. Transpn. Res., vol. 30, № 4, 1996, p. p. 251 - 268.

58. Chang M.F., Herman R. Trip time versus stop time and fuel consumption characteristics in cities. "Transp. Sci.". 1981, vol. 15, №3. p.p. 183209

59. Cooperative, lasting traffic management. Traffic Technology International. June / July 1997, p. p. 61 63.

60. Crook B. Creared for take off. Telematics keep Heathrou moving. Traffic Technology International. Apr. / May 1998, p. p. 90 94.

61. Duncan N.C. A further look at speed/flow/concentration. "Traffic Eng. And control". 1979, vol.20, p.p 482-483

62. El Reedy T., Ashworth R. The effect of bus detection on the performance of a traffic signal controlled intersection. Transpn Res., vol. 12, 1978, p. p. 337-342.

63. Elvis T. Deterring bus lane bandits. Traffic Technology International. Annual Rev. 1998, p. p. 192 194.

64. Gerlough D., Hueber M. Traffic flow theory A Monograph. Transportation Research Board. Special Report 165, Washington O. C. 220.

65. Gerlough D.L., Huber M.J. Traffic flow theory a monograph. Transpn. Res. Board, Special report, №165. 1975. 220 p.

66. Gipps P., Wilson B. Multsim: A computer package for simulating multilane traffic flows. Proc., 4th Biennial Conf., Simulation Soc. Aust., 1980.

67. Herman R., Malakhoff L. A., Ardekani S. A. Trip time-stop time studies of extreme driver behaviors. " Transp. Res.". 1998, vol.22A, №6.p.p. 427-433.

68. Heydecker B. Capacity at a signal controlled junction where there is priority for buses. Transpn. Res., vol. 17B, 1983, p. p. 341 -357.

69. Holmberg P. Gloria in Gothenburg. Traffic Technology International. Oct. / Nov. 1997, p. p/ 117 -118.

70. Holroyd E., Scraggs D. Waiting times for buses in Central London. Traffic Engng and Control 8(3), 1966, p. p. 158 160.

71. Hooker J. Optimal driving for single vehicle fuel economy. Transportation Research, 1988, vol. 22A, p. p. 183 - 201.

72. Ilin G. Radio data transmission for public transport priority. Traffic Technology International. Oct. / Nov. 1996, p. 105.

73. Jacobson J., Sheffi Y. Analytical model of traffic delays under bus signal preemption: theory and application. Transpn Res., vol. 15B, 1981, p. p. 127- 138.

74. Jellison M. Busman's holiday for optical priority control. Traffic Technology International. Annual Rev. 1998, p. p. 247 249.

75. Jordan W., Turnquist M. Zone scheduling of bus routes to improve service reliability. Transp. Sci., vol. 13, № 3,1979, p. p 242 268.

76. Kabjorn A. Swedish time travel. Traffic Technology International. Aug./Sept. 1998, p. p. 76-79.

77. Knight T. An approach to the evaluation of changes in travel unreliability: a 'safety margin' hypothesis. Transpn. 3(4), 1974, p. p. 393 408.

78. Larson R., Korsak A. A dynamic programming successive technique with convergence proofs. Automatica, vol. 6, 1970, p. p. 245 - 260.

79. Leicester's environmental road pricing trial targets modal shift. Tooltrans. Oct. / Nov. 1997, p. p. 52 -54.

80. Lin F. Predictive Models of traffic actuated cycle splits. Transportation Research, vol. 16 B , № 5, 1982, p. p. 361 - 372.

81. Lin F., Mazdeyasna F. Delay model of traffic actuated signal controls. Transp. Res. Rec., № 905. p.p. 33 -38.

82. Linton B. Countdown to deploument. Traffic Technology International, Dec. 1996/ Jan. 1997, p.p.32 34.

83. MacGowan J., Fullerton I. Development and testing of advanced control strategies in the urban traffic control system. Pub. Rds 43, 1979, p. p. 97 105.

84. Macleod C.J., Al-Kahili A.J. Modelling of urban traffic networks. "Transp. Res.". 1978 , vol.12, p.p. 121-130

85. Maki K. Boomtawn solutions. ITS planning for the highway rollers of Las Vegas. Traffic Technology International. Oct. / Nov. 1997, p. p. 47 50.

86. Moraldo D. Tracking London buses from France. Traffic Technology International. Feb. / Mar. 1997, p. 109.

87. Morris R., Pak Poy P. Intersection control by vehicle - actuated signals. Traffic engineering and control. Oct. 1967, p. p. 288 - 293.145

88. Mowatt M., Brincker Roff P. Transit signal priority, a regional implementation. Traffic Technology International. Oct. / Nov. 1996, p. p/ 62 68.

89. Nor M. Strand K. A public priority. Traffic Technology International. Aug. / Sept. 1998, p. p. 81 83.

90. Nuttal I. Will the tigers roar ? ITS market potential in ASEAN region. Traffic Technology International. Dec. / Jan. 1998, p. p. 60 64.

91. Rivett P. Catching the bus on time. Traffic Technology International. Aug. / Sept. 1996, p. p. 84 86.

92. Sands M. ROMANSE gets cleverer. Traffic Technology International, Dec. 1996/ Jan. 1997, p. 110.

93. Shin M. Seoul's happy passengers. Traffic Technology International. June / July 1997, p. 116.