автореферат диссертации по транспорту, 05.22.01, диссертация на тему:Оперативное управление реверсивным движением в автоматизированных системах управления движением

Укра1нський транспорта™ угпверситет

Яншевський СерНй Володимирович

ОПЕРАТИВНЕ КЕРУБАННЯ РЕВЕРСИВНИМ РУХОМ В АВТ0МАТИ30ВАНИХ СИСТЕМАХ КЕРУВАННЯ РУХОМ

05.22.01 "Транспортю системи"

АВТОРЕФЕРАТ дисертацП на здобуття наукового ступеня кандидата техичних наук

Р Г 6 од

О О {.1ДО .. о и,и иио

УДК 656.13:681.3

КИ1В -

1998

Дисертавдею е рукопис.

Робота виконана в Укра1нському транспортному университет! М1шстерства ос.в1ти Украши.

Науковий кер!вник - доктор техн1чних наук, професор

0ф1д1йн1 опоненти:

доктор техн1чних наук, професор .Шгум Юрзй Семенович (Укра'1нський транспортний утверситет, зав 1.дувач кафедрою "Екокшка та 1нформатика");

кандидат техн!чних наук, старший науковий сшвробхтник: Забишний Олександр Степанович (ДержшляхЩП, зав1дувач в1ддыом безпеки руху).

ПровЦна установа - Кшвсъкий хнституг зал1зничного транспорту М1н1стерства осв1ти Укра'^ни

Захист в!дбудеться ." березня 1998 р. о годин 1 на за-С1данн1 спещайзовано! Вчено! Ради Д 26.059.02 при УкраЧнському транспортному ун1верситет1 за адресою : 252010, м.Кшв - 10, вул.Суворова, 1.

3 дисертащею можна ознайомитись у б1бл1отец! Украшського транспортного ун1верситету за адресою: м.Ки1в -10, вул.Суворова, 1.

Пол1щук Володимир Петрович (Украгнський транспортний университет, професор кафедри " Транспорта системи та маркетинг").

лютого 1998 р.

Вчений секретар спец1ал1зовано! Вчено'1 Ради

Дзюба О.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОЕОТИ

Актуальн1сть теми.

Одним з найбыьш перспективних imaxîb вир1шення задач, пов'я-заних з оптим1заЩею роботи автомобыьного транспорту та п1двищен-ням piBHH безпеки його руху, е застосування сучасних метод!в та засоб1в opraHi3ani'i дорожнього руху (ОДР), i, перш за все, - авто-матизованих систем керування рухом (АСКР). Найвамив1ше значения як при розробид таких систем, так i при ïx подальшому удосконален-Hi мае проблема (Лдвищення ступеггя ïx адаптад!! до smîh умов руху.

Для П виршення необх1дно забезпечити можлив^сть оперативно'! зм1ни схем ОДР в залежностi в1д стану системи "Дорожш умови -Транспорта! потоки" ("ДУ - ТП"), яка е об'ектом керування в АСКР. В умовах функцюнування АСКР на автомоОШних дорогах це молииво за рахунок розробки алгоритмов гнучкого керування.

Реверсування руху ТП - метод ОДР, який полягае у вщпленш на про!знай частшй одн!е! або дегалькох смуг, по яких рух транспортних засоб1в (ТЗ) можливий в обох налрямках. Оргатзащя реверсивного руху (РР) забезпечуе можлив!сть перерозпод!лу пропускних здатностей д1лянок вулично-дорожньо! мерелй га сприяе вир!внюванню ступен!в транспортного навантаження нер1вном1рних по напрямках ТП. В загальному випадку завдяки peaiusayi! методу РР можна уникнути (значно в1дкласти) витрачання значних швесгишйних KoniTiB на ре-конструкцш перевантажених рухом дхлянок вулично-дорожньо! мереж!.

Зв'язок роботи з науковими програнами, планами, темами.

Результати досл!дження використовувалисъ в науково-досл1дн1й poOoTi "Розробка стратегП автоматизованого керування рухом на дорогах Кшвського вузла", що виконуеться Науково-досл1дною лабора-Topiero opraHisaniï дорожнього руху Укра!нського транспортного yHi-верситету на замовлення Державно! корпорацн "Укравтодор" в рамках программ "Транспорт".

Иета досл1дження полягае в удосконаленн! метод!в керування РР в умовах функщонування АСКР на автомоМльних дорогах.

У BiflnoBiflHocTi до поставлено! мети визначен! наступи задач1 досл1дження:

- визначення основних принципов орган!зацп РР в умовах функ-ц!онування АСКР;

- розробка модел1 процесу керування РР у BiflnoBiflHOCTi зх стратег!ею АСКР, що аснуе;

- розробка алгоритмов оперативного керування РР;

- досл1дження впливу р1зних схем орг£и1вацЛ та керування РР на характеристики стану системи "ДУ - ТП";

- розробка методики програмно! реал1зацп методу реверсування в АСКР на автомобыьних дорог;«.

Науковз новизна результат! в досладжеиня поля гае; в тому, що:

- вперше на основ 1 оперативно'! оц!нки умов руху по напрямках визначено стратегш та критерлЛ оперативного керування РР в АСКР;

- вперше на основ! гнформашйяо! модел! процесу керування ру-хом розроблено комплексне математичне забезпечення для реалтзацП методу РР в АСКР, що складаеться з алгоритму та програм оперативно'! ощнки умов руху з визначенням дощльносп РР, а також алго-ритм!в регулювання РР на стадП диспетчероького керування рухом в АСКР.

Практичне значения одержаних результатов.

Результата доойдження використовуванисъ при розробц! страте-гП керування для першо! черги АСКР (диспетчерське керування) на автомоб!льних дорогах Кшвського вузла в систем! Державно! корпо-рацП "Укравтодор". Практичне впровадження методики програмно! ре-ал1зацП методу реверсування в АСКР, що розроблена, забезпечуе зб!лыюння середньо! швидкост1 стюлучення в пр1оритетному напрямку на 15-17 % та зменшення юлькост! ДТП в години "п!к" в середньому на 20-27 Методика повн!стю готова до використання в гпдсистем1 математичного вабезпечення АСКР на автомобтльних дорогах.

Апробащя результапв дасертацп.

В процес! виконання досл1джень основя! положения 1 результата роботи допов1дались автором, були обговорен! та с-хвален! на 49-53 наукових конференщях професорсьюо-викладшького складу Украпюь-кого транспортного ун1верситету (Ки!вського автомоо!льно-дорожньо-го 1нституту) в 1993-1997' роках, на М1жнародн1й науково-техн!чн!й конференцП "Проблеми транспорту та иляхи !х вир1шення" (м.Кюв, 1994 р.) та на М1жнародн1й науково-техн1чн1й конференцП "Проблеми автомоб!льного транспорту на сучасному етапз" (м.Кш'в, 1996 р.).

Публ1кацП.

По тем1 дисертац1Йно! роботи опубл!ковано 5 роб1т (3 статт! в журнал! "Автошляховик Укра'1ни", 1 - в матер1алах М!жнародно! нау-ково-техшчно! конференцП "Проблеми автомсШльного транспорту на сучасному етагп", 1 - депонована в ДНТВ Укра'нш.

Структура та обсяг дисертацп'.

Диортг-шя склапавться з встуиу, чотирьох роздШв, висновк!в та додаткгв. Повний обсяг дисертацп становить 187 стор!нок. Бона вм1шуе: "5 1люстрац1й. но займають 14 стор1нок; 27 таблиць, що займають го сторонок: 3 додатки, що займають 13 сторЗнок; список використаних .¡птерлтурних джерел (131 найменування), що займае 13 стортнсж.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

Б п?-ршому ро.г'Д1Л1 ¡юзглянут! загальн1 питания теоретичних досл1джень та практичных результатов органip.au.ii та керування РР, а також визначена принцинова можлив!сть та доц!льн1сть застосуван-ня методу ревепсування в АСКР.

Окрем! питания, лов'язан! з дослщженням особливостей орган1-зацП та керування РР. знайшли свое воображения в роботах Смирнова М.Ф., Фьл] пова В. В., ЪЧлятинського О.А.. СПльянова В.В., Васильева 0. П. , Хамраева Л.Т.. Фурманенка О.С., П'ятигорськоЧ в.1., Юмашева М.М., Шев'яковл О. П.. Повукарова В.М., Чернишова М.Б., Шелкова Ю.Д., Колесниковой Е.П., Кремения К). А., Ф1рсова 0.0.

Основними наврямками вкаааних досл1даень е:

а) визначення умов застосування даного методу в р1зних ДУ;

б) обгрунтування ] виб!р критер1альних показниюв введения РР;

в) вивчення впливу р1зних схем орган1зацП РР на характеристики режиму руху ТП.

Узагальнюючи висновки та рекомендацП щодо умов та критерпв застосування методу реверсування, можна зробити висновок про те, шо основними критерзааьними тюкагникаии, що визначають доц1льн1сть практичного використання методу РР, е антенсивнтсть руху ТП N (за-гальна, в пр!оритетному напрямку) та характеристики 'п нер1вном!р-ност! по налрямках (найчастше - коефШент нер1вном!рност1 Кн ):

N1

Кн ----, (1)

Н] - 1нтенсивнк:ть руху у б1льш завантгженому напрямку

(приоритетного потоку); Ыо - ¡нтенсивнк'ть руху V меню завантаженому напрямку (непршритетного потоку).

д

пш ПС-КаЗН ИКК. шо ¡¡роП0НУ*>?г-Сй !1УВИДК1СТЬ руху. щ1ль-

н1сть ТП, затримки ТЗ), аСо не визначен! к1льк!сно, або 1х отри-мання чи використання на практищ пов'язане за значними труднощами (техн1чними чи технолог1чними).

Анализ наведених методик дав змогу всгановити, що при визна- • ченн! дощльност! орган!зацП РР в умовах функцюнування АСКР по-винн1 додатково прийматись до уваги такл показники, шр, з одного боку, об'ективно характеризуют^ умови руху у всьому диапазон! зм1-ни характеристик ТП, дороден! та метеорсикнччт фактори, а з шшого - враховують особливост! технологи керування АСКР.

Основою методики реал1зацП РР в загальному випадку е оперативна та узгоджена зм1на схеми ОДР на деяк1й д1лянц1 дороги (д1-лянщ реверсування). Загалъний алгоритм керування рухом ТЗ на щй д1лянщ передбачае три фази реапзацп. Найб1льший Стерео являе собою перех1дна фаза, протягом яко1 Оезпосередньо в1дбуваеться така зм1на схеми руху (перерозподй смуг по напрямках).

Дослгдження р!вня над1йност1 зорового сприйняття вод1ями р1з-них вид!в техШчних засоб!в ОДР, що можуть бути застосован1 при практичнш регицзацп методу РР, дозволив зробити висновок про до-щльшеть використання транспортних сватлофор!в типу 4 (з сигналами "страла зелена","хрест червоний","стр!ла жовта"), як1 повинн1 бути розташован! над кожною реверсивною смугою.

Проведений анал1з результат доапдаень, що Юнують, в!днос-но впливу оргашзацП РР на р1вень безпеки руху, дав змогу зробити висновок про те, що програмна реал1завдя методу реверсування в АСКР можлива лише за умов як забезпечення необхЦного р1вня безпеки руху п1д час перех1дно1 фази, так ! обов'язкового прогнозування р1вня зручност1 та безпеки руху непр!оритетного ТП.

Шд АСКР розумшть сукушпсть магематичного, техтчного, 1н-формац!йного забезпечення, а такод обслуговуючого персоналу, як! об'еднан1 для виршення задач керування. Керування грунтуеться на шформацП про ТП (зб1р 1 оСробка яко! автоматизовани в умовах обмежень, що накладаються параметрами ДУ та характеристиками ТП.

В дан1й робот1 розглянут! особливост! орган!зад1! та керування РР в умовах функц!онування АСКР на автомоб!льних дорогах, для першо! черги яких в УТУ (КАД1) вже розроблена стратег!я диспет-черського керування рухом.

Анал1з вказано! стратеги показуе, що в н1й не реал!зована основна перевага класичних автоматизованих систем керування - ви-сока адаптивнЮть до зм1н умов прот!кання процесу на основ! безпе-рервного контролю його параметр!в та автоматично! оптим1зацП ке-

о

рування. усунути ней недол1к мсадиво шляхом розробки алгоритм!в

гнучкого керування та програм 1н реал1зацП; метод РР з uie'i точки зору в одним э наибiльш перспективна.

Метою програмно! peanisaui'i методу реверсування в АСКР на ав-томоГП ль них дорогах р. створення оптимальних умов руху по критерш максимально ефективного використання ДУ, що ¡.снують.

OcuoBHi принципи орган1зац1! РР в идлому в1дпов1дають загаль-иим положениям стратеги керування АСКР, а технхчн! можливост1 Шдсистем гнформац!иного забезпечення та воображения uie'i системи у повн!й Mipi задовольняють вимогам технологи керування PP.

Другий розды присвячено вибору та обгрунтуванню методики оперативно! ощнки умов руху, а також вивначенню стратеги та принци-niB оперативного керування РР в АСКР на автомоб!льних дорогах.

Шд умовами руху розумшть ту реальну обстановку, в яюй В1Д-бувасться pyx ТЗ в даний момент часу. На практмц для ощнки умов руху використовують характеристики режиму руху ТП в даних ДУ. Таким Щдх1д 1илком законом1рний, осюльки саме режим руху 1нтег-ралыю вгдображае ефективн1сть та як1сть фунгаЦонування системи "ДУ - ТП"; вивчення та аиал1з умов руху становить основу оперативного керування рухом в Д(ЖР (рис.1).

Вивчення та анаоз умов руху на основа характеристик режиму руху ТП

Еиб1р керуючих Д1й АСКР у в1дпов1дност! si стратегию керування, що 1снуе

ZZIIIZZZIZL_____L__

Програмна реал!зац1я вибраних керуючих д!й на типових елементах АСКР

Контроль виконання воддями Керуючих Д1Й АСКР

Рис. 1 - Алгоритм оперативного керування рухом в АСКР

Для оц1нки умов руху найчас'пше використовують методику виз-н&чеиня piBHiB зручност! руху, глльклсштми показниками яких е кое-ф!ц1»:яти завантаякяшя 2. ввидкост! С та насичення руху р. Разом

ь тим, як бу.;;о доведено, оц!нк.ч умов руху на основ! вказаних кое-2- г'з'Й'

Фщ!бнт!в не дав вмоги об'ективно визначати моыивост! дороги по обслуговуванню руху ТП та виявдяти наявнхсть резерву, а тому ця методика не може бути використана при керуваши рухом.

Тому для забезпечення можливост! оперативно! ощнки умов ру-' ху, поряд з коеф1ц!ентами 7. та р, пропонуеться додатково розгляда-ти показник коефЩента використання системи що характеризуе продес функцюнування ДУ як апарату обслуговування ТП:

N

0 = - , (2)

де N0 - максимальна 1нтенсившсть, що в1дповЦае конкретн!й величин! середньо! швидкост! руху ТП Ч.

Максимальна 1нтенсивн!сть Ну в умовах функцюнування АСКР визначена як !мов1рностна просторово-часова характеристика одного з граничних сташв системи "ДУ-ТП". Для математичного опису ТП, що рухаеться в режим! максимально! 1нтенсивност1, використовувалась Пдродинамгчна модель руху ТП, основне р1вняння яко! мае вид:

N - У0*ч*1п(——), (3)

Чо

де У0 - швидюсть руху, що в1дпов!дае пропускн!й здатнос.т1;

а - щ!льн!сть ТП;

Чо - ицльтсть, що вйповадав пропуски!й здатность

Взаемод1я характеристик функщонування системи "ДУ - ТП" в Шдсумку визначае 1х вплив на умови руху; вих1дним параметром ше! взаемод1! е характеристики розпод!лу часових !нтервал1в м1ж ТЗ ДЪ. Показник середнього часового !нтервалу пропонуеться використо-вувати для визначення величини максимально! !нтенсивност1 Ыс:

<1 + I

ЬЬ--^г— , (4)

а+ь

У0*1п ——

ь+ь

де б - середня величина дистанцИ ми 13;

I - середня довжина ТЗ;

Ь - в1дстат м!ж ТЗ при заторь

а+1

3600* Уо*1п -—

3600 ь+ь Но--:---:-:----(5)

дь а + ь

Зауважимо, що лри використашп в якост! характеристики граничного стану системи "ДУ - ТП" показника максимально! 1нтенсив-ност.1 Mú, коефпдент завангаження Z визначаеться по формул! (2) i чисельно дор!внюв коефгфенгу обслуговування Q.

Досл1Дження особливостей визначення та використання необх1д-них характеристик pyxv ТП (перш за все - максимально! антенсивнос-Ti Но) для npo'iSHO'i частини, що мае деюлька смуг, проводилось на основ i загальних положень Teopi'i масового обслуговування.

Pyx TI1 на д1лянщ, що мае п смуг для руху, розглядався як система обслуговування з п паралельними каналами. Було доведено, що якщо для кожного каналу (смуги руху) закон розшдалу ímobíphoc-тей для iHTepBaniB, що розд!ляють дв! посл1довн1 подП (проходжен-ня 73), в пуассонiвським, а закон, пов'язаний з тривал1стю цих íh-тервапв (часових iKivpBaniB mík ТЗ) - показовим (експоненадаль-ним), то величина максимально! 1нтенсивносп для даного напрямку руху H(Vi) дор!внюе cvmí величин максимальних гнтенсивностей Nvi, що в1,дпов1дзють конкретним середн1м швидкостям руху на смугах Vi:

Hívu-ENvi (б)

i-1

ДоЩльн1сть практичного використання для математичного опису руху ТП в реальних умовах закону Пуассона га показового (експонен-вдального) закону визначаеться двома вяжливими обставинами.

По-перше, в1домо, що до найпросгшого та найменш оргаизова-ного потоку, яким е ttotík Пуассона, системам масового обслуговування пристосуватися важче; тому, визначаючи характеристики системи для такого випадку, ми начебто заздалег1дь ставимо Ti у важч! умови. Обслуговування системою íhuihx, 61льш органгзованих випадко-вих поток i в вимог тако!-ж nú ль ноет i надходження, буде над1йншим.

По-друге, встановлено, що розподдл тривалосг! обслуговування дощльно вважати показовим, якщо 1снуе велика к!льк1сть вимог, для обслуговування яких необх1дний досить малий час, та менша кмь-к1сть вимог з б!льш тривалим перюдом обслуговування; як показали спостереження руху иильних ТП, саме таким е фактичний розподал часових 1нтервал1в mí ж ТЗ At на окремих смугах руху (рис.2).

В подаяьшому Оуло виэначено, що найвадлившими з характеристик руху ТП, що в вих1дними даними для оперативно! ощнки умов pyxv, в загалъному випадку, е коеф1ц1енг завангаження рухом напрямку

а

К1ЛЬК1СТЬ 1нтервал1в 80

К1ЛЬК1СТЬ 1нтервал1в

Кьлъюсть 1нтервал1в

80

Рис. 2

4 6 8 Л1,с 2 4 6 8 /ПЛ., с 2. 4 6 Л«., с а) б) в)

Фактичний розподы часових 1нтервал1в м1ж ТЗ на окремих

8 Л1,с й розпод

смугах руху: а)крайня права; б)середня; в)крайня л!ва.

1 1 середн! швидкост1 руху на смугах Враховуючи технологш ке-рування АСКР, що 1снуе, коеф!ц1ент завантаження 2 повинен розгля-датися в якост1 основного критер1ального показника при оперативному керуванн1 РР, а значения Ъ - 0,51 пропонуеться вважати його граничною (критичною) характеристикою, то визначае межу облает), ¿снування на д1ляшц керування оптимальных умов руху.

СтратеПя керування АСКР побудована по принципу "критична ситуация (КС) - ршення". Тому для забе-зпечення можливост! програм-но'1 реал1зац11 методу реверсування базу даних АСКР запропоновано доповнити алгоритмом виявлення на д1лянц). керування КС "Нер1вно-м1рн1сть умов руху по наирямках".

0сновн1 лринципи програмно! реал1зацП методу РР у межах стратеги керування АСКР, що 1снуе, були визначеш. таким чином:

а) Вих1дн1 да1П - характеристики стану системи "Д.У - ТТГ та показники умов руху по наирямках, що визначаються пгдсистемою збо-ру 1нформац11 та математичного забезпечення АСКР в1дпов1Дно;

б) Висновок про наявн1сть КС "Нер1вном1рн1стъ умов руху по напрямках" може бути наданий при виконангп наступних умов:

11 -

Н1

Ъг

Ннуп Но

N2!VI)

> 0,51;

(?)

< 0,51.

в) Суть (мета) керуючих д!й АСКР для л!кв1дацН дано! КС -орган!зац!я РР.

Область ¿снування на д1лянц! керування умов руху, при яких програмна реалгзащя методу РР в АСКР е дощльною, запежить вгд практично! схеми вказано! реал!зацП:

- якщо додаткова смуга, що вщиляеться приоритетному потоко-вь в резервною (до цього для руху не використовуваяась), то орга-Н1защя РР е дощльною безпосередньо при виконаши умов (7);

- якщо вказана додаткова смуга в реверсивного (до цього використовуваяась для руху непрюритетного потоку), то оргашзащя РР буде дощльною лише при киконаннг наступник умов:

N1

1} -----> 0<51.

НкУ1)

Но

2р_ -----— < 0,5.1; (в)

1) ! V 1 )

N..

V 2 ----< 0.51.

Н'2(У1)

0рган!зац1я РР у загальному випааку передбачаеться на льнянках дор!г достатньо! довкини. У зв'язку з цим при практичней реа-д1зацП даного методу виникае необх!дн!сть в узгодженн! керування рухс'М ТП обок нзпрямклв на деяк!й мясшш1 типових елементхв АСКР, ко» б свою чергу , викликав потребу у оперативному та узгодженому вксор! та траноляцИ керуючих дЗй на вех ионтрольщ пункти (КП) АСКР, що знаходяться в межах дхлянки реверсування. Тому алгоритм вказано! реайзац!! нередбачае координоване слптлофорне регуяюван-ня руху ТП на ц!й д!лянц1, тривал1сть циклу якого становить:

Ти - То + Тп + ТГ:, (9)

до ТоДп.Т? - тривал1ст1. нульово!, перию! (перехлдно! ) та друго! фази в1дпов1дно.

Триваяост! нульово! То та друго! Тг Фав вианачаються часом 1снування ординарно! ситуаиП. Керування руху ТП зд1йснювться зпдно загально! стратег¡! АСКР: у нудьов1й фаз! - при роаподШ смуг по наярямгах, да ;снув; у другой - врпховуичи ¡х переройподьп.

ТривалЮТь nepexiflHoï фази Тп визначаеться часом, що необх1Дний для забезпечення примусового перерозподШ ему г по напрямках (практично ця фаза нео0х1дна лише при наявност! реверсивно! смуги).

Були розглянут! два вар1анти можливого руху непраоритетного ТП п1д час переходно! фази: наскр1зний про!зд д!лянки реверсування (без зв1льнення реверсивно! смуги) та про!зд з 11 зв1льненням (про!зд з можливiстю перестроювання ТЗ на смугу, що розташована праворуч в1д реверсивно!).

В периому BapiaHTi алгоритм регулювання РР протягом nepexifl-HOï фази передбачае пос.п1.довне (стр!чкове) перемикання сигнал!в св1тлофорних об'екпв (СО), що регулгоють pvx по реверсивнгй cMysi непрхоритетного ТП, з тих, як1 дозволяють рух, на Ti, як1 його аа-бороняють (через режим мигот!ння сигналïb, як! дозволяють рух), по Mipi проозду ТЗ цього потоку вс1х КП АСКР, що розташованг на д!-лянц! реверсування; триваллсть часу т„ розраховуеться як:

SE(k) rn 1 (k, ми

Тп - z--+ L ;---, (10)

Vi(k-l.k) k-1 Vi(k. k+l)

де ScfKj " в1дстань видимост! сигналов СО на k-му KII; (k-i. К) - середня швидкють руху потоку на i-й смуз1 Mim (k-1)-м та k-м Kit; l(k k+i) - довжина долянки MiM k-м та (к+1)-м KII; Vi(k k+i) ~ середня швидк!сть руху потоку на i-й CMyai

м1ж k-м та (к+1)-м КП; ш - колькость СО на д1лянвд реверсування.

Kepyi04i д!! АСКР при другому BapiaHTi являють собою вв!мкнен-ня на СО, що регулюють рух по •реверсивной смуз1 непршритетного ТП, спещальних сигнал1в перех!дно! фази "erpiaa жовта", що в!дбу-ваеться одночасно на Bcix КП АСКР, що рогтаюван1 на д1лянц! реверсування, з подальшим вв!мкненням сигналов, hkî забороняють pvx по uiH CMysi. TpHBaniCTb часу Тп в цьому випадку становить:

SB(k) l(k. k+l)

Тп - z- + tnom + tM + max {---->, (11)

Vi(k-l.k) Vi<k. k+l)

де tnom - час, що необхшшй водою для пошуку прийнятного iHTépeany м1ж ТЗ на прапгй смуа!; tM - час. що необходний вод!» для виконання необх1дного маневру перестроювання.

Шдсистемою математичного забезпечення АСКР вир1шуються най-бодьга важлив! з точки пору стратег!! керувашоя задач! - ошнка

и

стану об'екта керування, кого прогноз та прийняття рашення про до-щльний метод керування. В третьему роздШ роботи розроблеШ ал-горитми та программ, що становлять основу комплексного математич-ного забезпечення АСКР для оперативного керування РР.

Основним засобом теоретичного опису процесу керування дорож-шм рухом в АСКР е йог о моделювання. Доведено, ао вказаний процес вгаемно зумовлений як у чат, так 1 у посладовностх прийняття ок-ремих керуючих ршень (команд , рекомендаций), при цьому коше з них являв собою результат процесу керування на даному його етапь Тому подготовка кожного рлшення може розглядатись як 1нформащйний процес, який, незалежно в!д р1вня керування, в загальиому випадку будуеться по однаковому цикличному алгоритму. Враховуючи це, за-гальну структуру процесу керування рухом в АСКР було розглянуто за допомогою 1нформавдйно1 модел! - модели, в як1й повед1нку об'екта, що моделюеться, в1дображають через потоки 1нформацП, якими обм1-нюються його елементи та п1дсистеми у процес1 функщонування.

Модель процесу оперативного керування РР, и,о пропонуеться, в складовою частиною вказано! заганьно! модел1 та в!дображае особли-вост1 и функщонування в випадку реал1зацП конкретного методу ОДР - методу РР. Алгоритм вказаного процесу наведений на рис.3.

Кожен з оператор1в наведеного алгоритму функщонально являе собою деякий етап процесу керування РР; з математично'1 точки зору кожен з них мхстить деяку самостяйну групу (блок) елементарних операщй, п1сля виконання яких визначаемо або деяк! к1льк!сн1 по-качники, що необх1дн1 для прийняття окремого керуючого ршення (до-пом1жний етап), або безпосередньо керуюче рИпення (основний етап).

Оператори, що в!дп0в1дають основним етапам, мають досить складну лог1чну та анал!тичну структуру 1 буди розглянут1 як окре-м1 математичн! модель Так, для забезпечення мозшшоетч прийняття рапдональних керуючих д1й АСКР на етапах "Оцшка умов руху по нап-рямках" та "Виявлення КС "Нер1вном1рн1сть умов руху по напрямках", "Визначення доц1льност1 орган1зацП РР для л1кв1дацП дано! КС", "Виб1р способу реал1задп методу РР в даних ДУ" в1дпов1дно були побудован! алгоритми та розроблено програми оперативно! ощнки умов руху та визначення дощльност! оргатващЗ РР. Щ програми реал1г-ован1 в операШйн!й систем! Ш-ООЗ на мов! О-ВАЗЮ для ПЕОМ типу 1ВМ РС /ХТ. Рац1ональШ керуюч! р!шення, що визначаються за допомогою вказаних програм, реагпзуютъся у виглпд1 в!дпов1дних рекомендаций чи команд, що транслюються в центр керування АСКР.

Результатом процесу оперативного керування РР на етап! "Виз-

Рис.3. - Загальний алгоритм пронесу оперативного керування РР в АСКР

начення керуючих д1й для реал1зацП методу РР в даних ДУ" на практик повинен стати комплекс: керуючих р!шень (дШ, то забезнечать безпосередню технолог1чну можлив!сть peajiisauil даного методу. Не-обх!дке для цього математичне забезги>чення АСКР на стад i I досл!д-ження можливост1 його шровадженкя полагаю в побудок! алгоритм!в пронесу регулювання РРГ що пер^дбаедоть uíshí r-apianTH и«а?яно1 реаизацП. Надан! адгооитми, шо препону»ггься, иог.шш! стати осно-

вою для розробки в!дпов1дного програмного забезпечення для ЕОМ.

В четвертому роздШ наведено приклади використання резулъта-т1в розробки математичного забезпечення АСКР для керування РР.

В таблиц! 1 наведено результата розрахунку величин максимально! штенсивност] руху Ы(У2>, що в1дпов1дае середн!м швидкос.тям руху на смугах VI, та коеф!ц!ента завантаження рухом Ъ для типового елемента керування АСКР "переПн м!м еначними перехрестями та приляганнями", що були отриман! за допомогою програми оперативно! оц1нки умов руху по напрямку для про!зно1 частини з сухим асфаль-тобеним покриттям (коеф!щент зчеплення <р=0,75), що мае дв! смуги.

Таблиця 1 - Покэгники оперативно! ощнки умов руху

Перша смуга Друга смуга По напрямку

VI. км/г Hi, авт/г H(Vi>, авт/г Vi, км/г Hi, авт/г H(Vi). авт/г Н, £1ВТ/Г N(Vi), авт/г Z

100 % легкових автомобШв

30,0 40,0 50,0 800 550 300 1995 1818 1679 40,0 50.0 60,0 700 450 200 1818 1679 1568 1500 1000 500 3813 3497 3247 0,39 0,29 0,15

100 % вантажних автомобШв

30,0 40,0 50,0 300 550 300 1580 1403 1270 40.0 50.0 60,0 700 450 200 1403 1270 1168 1500 1000 500 2983 2673 2438 0,50 0,37 0,21

100 X автобусiв

30,0 40,0 50,0 800 550 300 1227 1067 951 40,0 50,0 60,0 700 450 200 1067 951 863 1500 1000 500 2294 2018 1814 0,66 0.50 0,28

100 % автопо!зд!в

30,0 40,0 50,0 300 550 300 1045 893 786 40.0 50.0 60,0 700 450 200 893 786 707 1500 1000 500 1938 1679 1493 0.77 0,60 о, аз

Приклади рацшнальних керуючих ршень АСКР при керуванн! рухом на д!лянц1 автомоб1льно! дороги, що мае чотири смуги для руху в дбох налрямках, а також основн! к!льк1сн1 показники (!мов!рний коефШент завантаження рухом у непраоритетному напрямку п!сля ор-ган1зац1! РР Т.'2", дощльна к1льк1сть смуг, що повинн1 бути видале-н1 для руху прЮритетного (п'а) та непрюритетного (п'г) ТП) при р1зних вар1антах стану системи "ДУ - ТП" наведен! в табл.2.

Таблиця 2 - Керуюча 1нформац1я АСКР при визначенн1 доц1льност1 орган1зацп РР

Параметри та характеристики стану системи "ДУ - ТП", що ichye Керуюча 1нформащя (ршення. сигнааи, рекомендацП, накази) lMGBÍpHi показники стану системи "ДУ -ТП"

ni Иь авт/г Zi "2 «2, авт/г Z2

Z'o n'l П'2

2 300 0,35 О 600 0,30 Перех1д до пЪшрограм в1дпрацговання íhuihx КС. о ¿1

О 1600 0,70 О 800 0,40 КС "HepiBHOMipHicTb умов руху по налрямках". Орташзащя РР недоцьпьна Переход до п!дпрограм в1длраш<вання i нага КС. 0Ж) о ')

О о 1600 0,70 400 0,20 КС "HepiBHOMipHicTb умов руху по налрямках". 0praHi3auiH РР дощльна. Видiлита реверсивну смуту для руху в напрямку 1. 0,40 1

2400 0,70 1 300 0,30 КС "HepisHOMipHicTb умов руху по налрямках". Оргашзащя РР недощльна üepexifl до ¡пдпрограм влдпрацювалня 1нших КС. о 1

1 700 0.70 •С» 1200 0,40 КС "HepiBHOMipHicTb умов руху по налрямках". OpraHisaqifl РР недощдьна Перех1д до 1пдпрограм Е1дпрацювання íhíuhx КС. 0,60 1 3

1 700 0,70 800 0,24 КС "HepiBHOMipHicTb умов руху по налрямках". Оргашзащя РР дощльна. Видiлиги реверсивну смуту для руху в напрямку 1. 0,40 2 2

Закдючним етапом досийдження стала рогрсбка методики оперативного керування РР в систем! дискетчереького керування АСКР. Методика, що пропонуеться, лае змогу ро.?.рахаьувати парамнтри циклу регулювання РР та визпачати pauiOHíuibHi керум-й дП АСКР длл Ык-них схем руху на д!лянц! реверсуванкя «при наявност! на д!лянц1 резервно') смуги; при напщпзному npo'iaai H^npi оритетним 'Ш ренео-сивно! смуги п!д час пернх!.дно! фаз и; при upolaai. я i зв!льненням непрзоритетним ТЯ реверсивно! смуги пзл час пмрехЦно! «(таи).

15

ВИСНОВКИ

1. СтратеПя керування РР в умовах функщонування АСКР перед-бачае оперативну та узгоджену змшу схеми ОДР, що icuve на д1ляштд керування. Основою процесу керування РР повинна стати оперативна оценка умов руху, яка грунтуеться на використанн1 характеристик режиму руху ТП в даних ДУ.

2. Виходячи si стратеги керування АСКР, що 1снуе, запропоно-ван! критерп визначення дощлыюстз оргашзацП РР при р1зних схемах H реал!зацН на АД, що мають три i б1льше с.муги. Встанов-лено. що застосування методу реверсування дощльне при !нтенсив-HocTi pyxv прюритетного Ш на c.MV3i не менше н!ж 600-900 пр.од. zb годину. Обгрунтован! принципы приэвачення рацюнаяьних керуючих pimeub та дîй АСКР при оперативному керуванн! РР, визначен! аналЬ тичн i залежносП для ï'x розрахунку.

Ь. Уагальна структура процесу керування системою "ДУ - ТП" к АСКР досл1джувалась за допомогою гнформац1йно'1 модель зг!дно з якого визначен! науково-методичн! ос нови пронесу оперативного керування PP. Для практичного використання ь п1дсистем1 математичного забезпечення АСКР розробдено комплекене прогрэмне зайезпеч-ннн процесу керування РР, шо складаеться э алгоритму та програми оперативно'] оц!нки умов руху по напрямку, алгоритму та програми визначення доц1льност! органi3auiï РР, а танок алгоритм!в пронесу ре-гулювання РР та методики визначення керуючих д! й АСКР на стадГ! диспетчера-кого керування PP.

4. Практична реагпзац!я методу реверсування в АСКР дав змогу п1двищити середню швидк1сть сполучення в приоритетному напрямку на 15-17 X i зменшити клльклсть ДТП в години "niK" в середньому на 20-27 %.

5. Iiosasbffli дослЩження мають бути спрямовант на вивчення особлиюстей орган!зацП та керування РР на Д1лянках переходу ав-томобЫьних flopir до мапстрально! вулично-дорожньо! мережг mîct.

СПИСОК 0ПУБ.П ! КОВАНИХ ИРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦП

1. Пол i ту к В. П., Красилыпкова О.В. .Яншевський C.B. Реверсив-ний рух в умовах фуакцюнування автоматизовано! системи управлШш рухом на MaricTpaiii // Атлшляховик Укрални. -1994. -N3. -С.24-27.

2. бресов В. I. ,Красилыпкова О.В. .Яншевсъкий C.B. Оперативна оц1нка безпеки руху за допомогою коефШ1ент1в ризику /'/ Автошлнхо-вик Укра!ни. -1995. -N2. -С. 34-35.

3. Яншевський C.B. Оперативне управл!ння реверсивним рухом в автоматизовачих системах управления рухом // Матер!апи Шжнародно! науково-техШчно! конференш! "Проблеми автомобильного транспорту на сучасному етал1". -Ки!в: Укра'пюький транспортний ун1верситет. -1996. -С.51-52.

4. Ян1шевський C.B. Моделювання процесу управл!ння реверсивним рухом в автоматизовашй систем! упраийння рухом // Автошляхо-вик Укра!ни. - 1997. - Ni-:. -С.2-4.

5. Влияние состава плотного транспортного потока на процесс формирования пар автомобилей / Красильникова О.В., Янишевский C.B.; Укр. трансп. ун-т. - Киев, 1995. -9 с. - Рус. - Дел. в УкрНШНТИ 28.02.95, N 514 - Ук95.

АНОТАЦIÏ

Яншевський C.B. Оперативне керування реверсивним рухом в ав-томатизованих системах керування рухом. - Рукопис.

Дисертац1я на здобуття наукового ступени кандидата техопчних наук за спещапьностю 05.22.01 - транспорта! системи. -Укра!нський транспортний университет, Ки!е, 1998.

Основою процесу керування реверсивним рухом повинна стати оперативна оц!нка умов руху по налрямках. Виходячи si стратеги керування автоыатизованих систем керувгтння рухом, що !снуе, запро-понован! стратеПя та критер1! оперативного керування реверсивним рухом, обгрунтован! принципи призначення рацшнальних керуючих pi-шень та д1й, визначен! анал1тичн! залежноеп для !х розрахунку. Розроблено комплексне математичне забезпечення та удосконалена методика оперативного керування рухом транспортник поток!в., що за-безпечують можлив1сть програмно! реаллзац!'! методу реверсування в умовах функщонування автоыатизованих систем керування рухом на автомоб i ль них дорогах.

Клочов! слова: реверсивний рук, автоматизована система керування рухом, автомоб!льна дорога, транспортний пот!к.

Янишевский С.В. Оперативное управление реверсивным движением в автоматизированных системах управления движением. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.01 - транспортные системы. -Украинский транспортный университет, Киев, 1998.

Основой процесса управления реверсивным движением должна стать оперативная оценка условий движения по направлениям. Исходя из существующей стратегии управления автоматизированных систем управления движением, предложены стратегия и критерии оперативного управления реверсивным движением, обоснованы принципы назначения рациональных управляющих решений и воздействий, определены аналитические зависимости для их расчета. Разработано комплексное математическое обеспечение и усовершенствована методика оперативного управления движением транспортных потоков, которая обеспечивает возможность программной реализации метода реверсирования в условиях функционирования автоматизированных систем управления движением на автомобильных дорогах.

Ключевые слова: реверсивное движение, автоматизированная система управления движением, автомобильная дорога, транспортный поток

Sergei W. Janischevsky. Operativ control of reversible traffic in automized systems for traffic control. - Manuscript.

Thesis for a candidat's degree by speciality 05.22.01 -transport systems. -Ukrainian Transportation University, Kyiv, 1993.

The basis of process of control by reversible traffic should become operative valuation of conditions of traffic on directions. Proceeding from existing strategy of control of automized systems for traffic control, strategy and criterion of operative control by reversible traffic are offered, principles of purpose of the rational managing decisions and effects are justified, analytical dependences for their account are determined. Complex software and is developed a technique of operative control of traffic of transport flows is advanced, which provides a opportunity of program realization of a .method reversible in conditions of functioning of automized systems for traffic control on highways.

Key words: reversible traffic, automized systems for traffic control, highway, transport flow.

Пщп. до друку i9.CJ-.9S. Формат 60 Хй'О'Аб-

Пашр друк. № / . СпосЩ друку офсетний. Умовн. друк. арк. ^93-Умовн. фарбо-вщб. /,й>у . Обл.-вид. арк. у,£> . Тираж ЮО . Зам. № ¿РзЗеР

Ффма<Б1ПОЛ» 252151, КШв, вул. Волинська, 60.