автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Разработка и применение нелинейной модели убытия автомобилей из очереди при светофорном регулировании

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ ____

УДК 656.1:51.001.8

ВАЖНИК Юрий Петрович

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ УБЫТИЯ АВТОМОБИЛЕЙ ИЗ ОЧЕРЕДИ ПРИ СВЕТОФОРНОМ РЕГУЛИРОВАНИЙ

05.22.10 - Эксплуатация автомобильного транспорта

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1998

Работа выполнена в Белорусской государственной политехнической академии на кафедре (Организация автоперевозок и дфожного движения»

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент,

старший научный сотрудник ВрувадьЮА

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Леоноанч И.Й.; кандидат технических наук

{ОДамтмжнй ГА.

Оппонирующая организация - Научно-исследовательский институт

Проблем криминалистики, кримн пологим и судебной з<№йер*изы (НИИПККиСЭ).

Затига диссертации состоится 20 ноября 1998 г. в 14°° часов на заседании совета Д02 05.04 по защите диссертаций в Белорусской государственной политехнической академии ло адресу: 220027, г. Минск, проспект Скорины, 65, ауд 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусской государственной политехнической академии

Автореферат разослан_октября 1998г.

.-"7

Ученый секретарь совета с_______— / ,—

по защите диссертаций В. А. Бармин

7'

(§) Важник С,П., 1998.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации

Масштабы экономических, социальных, экологических потерь в дорожном движении, необходимость их снижения постоянно повышают греборзиня к качеству проектирования организации дорожного движения.

Разработка более точных моделей убытия авгомоб1шей из очереди с учетом нелинейности позволяет унифицировать и автоматизировать меюяики проецирования организации дорожного Движения, повысить точность расчета светофорного регулирования.

Спять работы с научными программами

Настоящие исследования проведены в контексте Программы разработки и внедрения Интегрированной автоматизированной системы управления деятельностью Государственной автомобильной инспекций Республики . Беларусь (ИАСУ ГАИ) (подсистема «Инженерное обеспечение организации дорожного движения»).

Цель я задачи исследопяния •

Цель исследования:

Повышение качества расчета параметров светофорного регулирования на основе учета нелинейности процесса убытия автомобилей из очереди.

Задачи исследования: . анализ существующих методов определения параметров процесса убытия автомобилей из очереди;

. теоретическое и экспериментальное исследование процесса убытия автомобилен из оче{эеди;

. разработка нелинейной модели убытия автомобилей из очереди; . разработка методики и технологии применения нелинейной модели убитая автомобилен из очереди.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования является процесс движения очереди автомобилей в условиях светофорного регулирования.

Предметом исследования является установление закономерностей и количественных характеристик исследуемого процесса, а также возможность и порядок их пракгического применения для проектирования схем организации дорожного движения.

Гипотеза

Процесс убытия автомобилей из очереди в условиях светофорного регулирования является периодической случайной функцией, текущее значение котт>|юн зависит от времени.

г

На основе аналитического описания нелинейной модели убьпш автомобилей возможно более точное определение характеристик ДЕиженш транспорте! о потока и параметров светофорного роулирования.

В результате проведенных исследований предложенная гинитезл подтверждена.

Методология н методы проведении! и исследовании В качестве основной методологии использовался теоретический анализ макроскопических и микроскопических моделей транспортного потока в' условиях светофорного регулирования.

Оценка теоретических положений работы проведена на основе статистического анализа результатов натурных экспериментальных исследований, а также имитационного моделирования поведения, насыщенной очереди автомобилей.

При разработке технологического и организационного обеспечения внедрения результатов работы использовались методы и принципы построений систем автоматизированного проектирования н методики проектного анализа. Научная новизна и значимость полученных результатов Сформулирована концепция нелинейной модели убытия автомобилей из очереди, определены параметры нелинейной модели убытия автомобилей из очереди, разработаны универсальные многофакзориые алгоритмы расчета показателей светофорного регулирования для САПР ОДД, сформулированы принципы и алгоритмы функционирования CAI 1Р ОДД с учетом нелинейности процесса убытия автомобилей из очереди.

Практическая значимость полученных ретультиюи Па основе результатов диссер!ации разработаны протраммные комплексы - элементы САПР ОДД подсистемы «Инженерное обеспечение ОДД» ИАСУ ГАИ в г. Минске, Гродно, Могилеве. На базе полученных резулыакш разработаны и внедрены схемы организации дорожного движения на светофорных обьеетах в городах Республики Беларусь.

Методики и модели, разработанные в диссертации, используются в учебном процессе в Белорусской государе тонной нолшехнической академии

Использование разработанной в диссертации Программы совершенствования организации дорожного движения на регулируемых пересечениях можег привести к снижению -экономических потерь в дорожном движении Республики Беларусь в размер 1 млн. долларов США.

Программное обеспечение, разработанное • на основе полученных результатов, обладает коммерческим потенциалом для внедрения его в городах Беларуси и в других странах.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

. Нелинейная модель убытия автомобилей йз очереди, позволяющая учитывать влияние изменения скорости движения, эффекты взаимодействия транспортных потоков, конфликты с транспортными и пешеходными потоками и др.

. Методы расчета показателей светофорного регулирования с учетом нелинейной модели убытия автомобилей из очереди.

. Принципы и алгоритмы САПР ОДД, основанные на нелинейной модели убытия автомобилей из очереди.

Личный вклад соискателя

Участие автора заключалось в разработке теоретических положений диссертации, организации и проведении экспериментальных и расчетных исследований, постановке задач САПР ОДД.

В процессе разработки диссертации автор сотрудничал с» специалистами кафедры «Организация автоперевозок и дорожного движения» БГПА, сотрудниками служб организации дорожного движения ГАИ, проектных организаций, руководил дипломным н курсовым проектированием.

Апробация результатов диссертации

Результаты диссертации докладывались на . научпо-техчичееккх конференциях (НТК) БГПА-БПИ в период с 1986 по 1998 гг., международных студенческих научно-технических конференциях вузов Прибалтики, Белоруссии и Молдавии в 1986, 1987 годах, VI Всесоюзной НТК (Тбилиси) в 1991 году, обсуждались на трешшговой программе «Менеджмент в управлении безопасностью дорожного движения для стран. Центральной и Восточной Европы» (Линчен!!11г-Гетеборг--Стокгольм, Швеция, 1996).

Па основе результатов диссертации проведены работы' в рамках хозяйственных договоров с ГАИ п проектпыми организациями, обсуждаемые на научно-технических советах Научно-исследователвского Центра дорожного движения (НИЦДД) БГПА.

Опубликовшшость результатов

Результаты диссертации опубликованы в тезисах НТК БГПА и международных СНТК (всего 6 публикаций на 53 страницах), а также в паучно-техннчес^х отчетах по темам хоздоговорных работ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, заключения н приложения. Полный объем диссертации - 122 страницы, диссертация содержит 71 рисунок. 24 таблицы, список т £9 использованных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Анализ существующих исследований

■ Процесс взаимодействия светофорного регулирования п транслорпгаго потоки может быть описан на основе анализа двух процессов - прибытия и убытия автомобилей из очереди. Поток насыщения характеризует шпенсшшость убытия в условиях максимально возможно» загрузки (насыщения) и является одним из самых значимых парами ров движения при светофорном регулировании._

Л- (шышнтаияи». ' Л Лгакмм М^да »ккша I

Шфиа

Рнс.ЬИитенсниностъ убытия явюиоёнлсй из очереди Наиболее распространена линейная' модель потока насыщения, в рамках киторон поток насыщения цц представляется постоянной усредненной величиной максимальной установившейся интенсивности рассасывания очереди в течение эффективной длительности зеленого сигнала Тзфф. Эффективная длительность зеленого сигнала и величина потерянного времени позволяют учитывать эффект нарастания и спада шненснвности рассасывания очереди.

Существует множество факторов, определяющих величину потока насыщения:

• свойства транспортного потока (состав, направление движения),

• геометрические характеристики пересечения (количество и ширина полос, уклон проезжей часта, радиус поворота);

• факторы регулирования и взаимодействие с другими потоками (конфликт С транспортом и пешеходами);

• внешние факторы (страна, величина города, время года и др.).

По своей сути процесс рассасывания очереди, особенно при влиянии динамических факторов (конфликты, переменная ширина подходов к пересечению и дрэго нестационарный но времени процесс. В этом случае при использовании линейной модели потока насыщения процесс рассасывания

очереди не может быть описан достаточно точно, что соответственно, агшяет на качество расчета и оценки светофорного регулирования. Нелинейный характер процесса убытия автомобилей из очереди констатирован в ряде исследований, однако, этот фактор сводится к традиционному линейному описанию либо не учитывается.

Проведенный анализ позволил систематизировать факторы, влияющие ira поток насыщения, проанализировать существующие методики определения потока насьицеиия, сформулировать решаемые в работе задачи.

Ггтзвз 2. Разработка нелинейной модели потопа пасыщочип

Иа осноре предположений о переменной во времени интенсивности рассасывания очереди и устойчивой закономерности этою процесса сформулировано определение:

НЕЛИНЕЙНАЯ МОДЕЛЬ ПОТОКА НАСЫЩЕНИЯ - это случайная функция, описывающая измтяющ-юся по времени разрешения двпясеиая максимальную интенсивность убытия автомобилей ni очереди для данпкх условий движения.

Под условиями движения понимается совокупность факторе;?, оказывающих постоянное и переменное во времени влияние на процесс рассасывания очереди.

В рамках нелинейной модели поток насыщения qn(t) можно описать как'

Описывающий постоянные во Бремени свойства трамсиортнсго потока и условия движения;

!(<>(I) - динамический коэффициент снижения потока насыщенна;

Янн - идеальный поток насыщения, авт/с;

Яш; - базовый ноток насыщения, авт/с.

Средняя величина потока насыщения может быгь выражена как максимальное количество автомобилей, убывающих из очереди в условиях насыщения 1'ц, в течение временного интерпапа с момента начала рассасывания очереди 4 ДО момента окончания рассасывания и отнесенное к ' длительности зеленого сигнала У'жт;

4Туст - К • Kù[f) К-ЩО /«(О

(О

где 1)тт - установившийся интервал убытия в идеалъпых услоштгч, с; К - статический коэффициент снижения потока насыщения.

m

При помощи уравнения (2) можно осуществить переход от нелинейной г. линейной модели потока насыщения.

lía основе нелинейной модели разработаны методы определения потока насыщения при взаимодействии транспортных потоков (композиции потоков)

• одновременное движение потоков разных направлений;

• многополосное движение;

• движение потоков разных направлении с разным регулированием;

• движение потоков разных направлений, один из которых имеет конфликт. Для всех видов композиции процедура определения потока насыщения

сводится к суммированию элементарных потоков насишеиин с учетом влияния изменяющихся во времени значений динамических коэффициентов снижения потока насыщения. Традиционное суммирование отдельных потоков насыщения возможно только при несущественных различиях динамических коэффициентов.

i 'i i '». -

^------- - >•- »-

üffgfinsrrfi'ari..

Лонж на! uiuuuea

<í»(0

Зона №ивие11н<

Ш сколет»

переменных на основе модели лидером

Для случая условий движения микроскопической следования за определены временные границы изменения потока насыщения, которые определяются моментом достижения стоп-линии "прямой" или «-обратной волной» от изменения скорости

транспортного потока, а также в связи с изменением ширины (сужением или уширеиием) проезжей части.

Гж.2,11щик насыщения при ншенешш скорапи

ЦЫ1ЖСИНН

В зоне пересечения траекторий конфликтующих потоков максимально

возможная интенсивность движения (реальный поток насыщения) для

левоповоротного потока, равен разнице пропускной способности (потока

Ряс. l.IloK'K насыщения при конфлнюг

! насыщения) зоны конфликта и интенсивности движения главною потока либо вазовому потоку насыщения:

чим^ятк-ч^-ьч; 0)

Чи^Ю^ЧтЮ, («>

где фиктфО)- поток насыщения второстепенного конфликтующего потока;

ЧтО) - базовый поток насыщения второстепенного конфликтующего потока;

Ян ж - пропускная способность (поток насыщения) зоны конфликта;

ц,{() - интенсивность главного потока (импульс интенсивности);

Л</ - эквивалент интенсивности движения, определяемый потерями

. времени из-за смены направления движения в точке конфликта.

Основным преимущество« нелинейной модели является возможность построения гибкой универсальной модели. определения --показателей регулирования - задержки и количества остановок автомобилей.

В рамках этой модели рассматривается очередь автомобилей, описываемая двумя процессами - прибытия П(1) и убытия У(0 автомобилей.

Количество автомобилей в очереди у стоп-линии в момент времени I ''

«„(/) = }/7(/)Л-}у(Г>Л. (3)

оо

Если принять в качестве П(!) и У(1) изменяющуюся во времени интенсивность движения цр) и нелинейную модель потока насыщения с то можно получить процедуру для определения задержек и остановок: "

• = ' т

о о

•К« =|Ч(/)«Л, (?)

о

где !о - время (момент) полного рассасывания очереди автомобилей.

Время рассасывания очереди (о можно определить из условия, что к моменту 1о количество прибывших и убывших автомобилей одинаково:

¡1Ц1)с11=\У(1)с11 млн \ф)<11 =/?„(/)<//. (я)

» . о о о

Следует отметить то, что в общем случае из-за отсутствия единого описания (¡(I) и д/г(1) невозможно единое аналитическое решение. Определение значений задержки и количества остановок в этом случае производится методом численного интегрирования (с1- и Ко-ироцедуры).

1Ц*ыя (М—ч, С " 11|К»и( щами, с

Рис. -(.Пример расчета циьымвы! параметров очереди автомобилем

Определение показателей редунировання на основе с1- и Ко-процедуры обладает универсальностью из-за того, что все флуктуации и э<|к|лкты взаимодействия транспортных поюков определяются при оннсании 1 переменных во времени функций ишенсишюстн нрибьшш ц(1) и по;ока насыщения Цц(1), а также могут быть экспериментально измерены, например, с использованием детекторов транспорта.

Значения задержки и количества остановок, полученные в результате (1- н Ко-процедуры либо аналитическим образом могут быть уточнены с учетом динамических и статистических факторов потока насыщения.

Динамические факторы включают эффекг простринст венного распространения оче|мгдн 11 прибытия в движущуюся очередь.

Статистические факторы включают вариации времени окончания рассасывания очереди, вариации времени начала рассасывании очереди, вероятность перегрузки.

При расчетном сопоставлении нелинейной н линейной модели установлено, что погрешность определения параметров процесса убытия в рамках линейной подели имеет систематический характер, достигая 30-50% при вариации потока насыщения и до 300% при вариации интенсивности прибытия и можеI быть устранена с использованием нелинейной модели.

Глава 3, Исследование нелинейной модели потока насыщения

Для экспериментальною исследования нелинейной модели потоке насыщения с учетом анализа существующих подходов разработана методика, основанная на синхронном методе фиксирования интервалов убытия автомобилей из очереди. Разработана технология записи параметров рассасывания на магнитный носитель, а также программный комплекс

9

сташстаческопт анализа)

Проведена оценка величины потока насыщения для идеапьных • условий движения. Средняя величина установившегося интерпала движения (начиная с 6-го автомобиля в очереди) имеет значение около 1,85 секунды, что соответствует максимальной интен-

сивности рассасывания (идеальному .погоку насыщения), равной 1950 апт/час или 0,54 авт/с.

Зависимость Интервалов движения T(i) от номера в очереди i, для идеальных условий может быть интерпретирована как

7'((')= 1,85-(I-с-0" +2-i2 •с"1'''), с. (9) ,

Экспериментально определены временные рамки существования потока насыщения - время старта (начала рзссасывання) и время разфузки (окончания рассасывания).

/(ля идеальных условий среднее время старта первого автомобиля составляет 2,0-2,! секунды после смены запрещающего сигнала.

Нремя старта увеличивается при: включении зеленого сигнала сразу после красного, светофорной стрелке (10,5-0,8 с); трогании на подъеме (10,4-0,8 с); наличии -конфликта с заканчивающими движение автомобилями при недостаточной длительности промежуточного интервала (до 1,5 с); плохой видимости конфликтующих потоков (до 1,5 с); на мапоцафуженных второстепенных входах пересечения (40,3-0.5 с); в условиях мхюто населенного пункта (до 1,5 с).

Время старта уменьшается для маршрутного пассажирского транспорта. ■ (-0.3 -0,5 с); ipora/tmi на спуске (-0,2-0,5 с); при возможности визуального контроля светофорных сигналов для других транспортных и пешеходных потокая (до 2,0 с).

Среднее время разгрузки очереди в зависимости от условии движения и свойств транспортного потока может варьироваться от 2 до 6 секунд после окончания зеленого сигнала Время разгрузки существенным образом зависит

обработки (идентификации, хранения и экспериментальных данных.

Рис. Я.Спиистнчсскля оценка чзвпеимоггн интервалов убытия or номера В очереди ■

ос статуса входа пересечения, большие значения соответствуют главным направлениям магистрали (обычно координированное, с высокой интенсивностью к скоростью движения, с которым конфликтует малозначащее второстепенное направление), меньшие - второстепенным по значению и интенсивности движения входам потокам.

Фактор бесконфликтного поворотного движения зависит от радиуса траектории движения, в общем случае коэффициент снижения потока насыщения равен 1,15 для левоповоротного потока и 1,25 для правоповороттюго потока.

Значения коэффициентов приведения транспортных средств к легковому автомобилю оценивались как отношения установившихся интервалов убытия соответствующих транспортных средств к сгруппированы в соответствии с базовыми 1радациями транспортных средств, используемыми в практике организации дорожного движения. . Кроме того, определены среднеквадратичные отклонения оценок коэффициентов приведения.

Таблица 1

Коэффициенты приведении транспортных средств к легковому автомобилю

И а деке Виды транспоргных Кп с.к.о. Кп с.к.о. Ки с.к.о.

средсш

м мотоцикл, мопед 07. 0,31 0,7 0^31 0.7 0,31

л легковой автомобиль 1,0 0.1В >¿1 0,18 0,18

к грузовой до 3 тонн 1,2 0.15

г грузовой до 10 теин 1,4 0,14 М 0,49

р грузовой свыше 10 тонн 1.6 0.45 1,6 0,85

п автопоезд до 10 тонн 2,4 0.51 2.5 0,70

Б автопоезд свыше 10 тонн 2.6 0,48

Д малый автобус 1.6 0,25 1,7 0,32

ю средний автобус 1,8 0,20

и большой автобус 0.37 2,0. 0,54 2,0 0,83

т троллейбус 2.0 0,40

с сочлененный 2,9 0,55 2.9 0,55

Зависимость интервалов убытия от номера в очереди для всех типов транспортных средств аналогично (9) описывается выражением -0,81

7(/) - 1,85 • Кя •(! - е + 2 • <2 • е-1'3'), (10) .

п

Поток мвсымепия. авт/с

Согласно результатам

зьснериментальных измерений швискм^кпь величины потока насыщения от скорости свободною движения на разрешающий сигнал светофора приближенно может быть описана в виде

= (II)

1ле

О 20 40 60

Скорость с4*;-&од*юго WJ/4

Рис. б Ьат имоси. ногака tuiumeiutu or скорос пг движения

V ' сюросп» пиижашя, км/ч.

свооодною

Также исследования

проводились в условиях влияния совокупности факторов снижения потока насыщения. Peiynbiana этих исследований использовались для проверки и полгиерзденмя ieopciii4t'CKi!X положений нелинейной модели потока насыщения.

Для определения стратегии экспериментальных исследований и нро( позирования poyjii.iaiod в случае фудностей с проведением эксперимента на основе микроскопическая модель следования за лидером разработана имитационная мидель рассасывания очереди. Модель реализована на Г)НМ и калибрована на |к,чулыатах экспериментальных исследований.

456783 10 J23456 Г Й ifouej) и очода* Hoxtp в очереди

а) н.ишнкг гкорогin гмойо пни к шикгшга; . б) няишше ашесешт сит-лшнм Рис. 7. l'f tj -n.( a i t.t iii(i;u'.>ii)i«i<uiiiiu latiiiciiMuciii nitiqifiajia ум.иии «и номера в очереди

13

При отсутствии существенного воздействия на ноток насыщения факторов (конфликты нрн регулировании и др.), сопровождающихся значительными. динамическими зффск[»мн, коэффициент вариация величины потока насыщения в зависимости ог длины фиксируемой очереди п, можно оце-ннп. как

/ =0,1 + е-<и340'41-«». (12)

Ч-г

В случае влияния на поток насыщения ряда факторов но: решносп. определения потока насыщения увеличивается. Значения погрешности нотка насыщения могут быть оценены экспериментально либо на основании соответствия процедур определения потока насыщения классам точности (см. табл.; .2).

Погрешность определения потока насыщения приводит к существенным погрешностям зависящих от нею показателен регулирования - до 200% н более при занижении оценки потока насыщения и до 35-40% при завышении потока насыщения. При этом большее влияние на все поката I ели регулирования окатывает занижение потока насыщения. Степень погрешности факторов лорожтм о движения, зависящих от ноюка насыщения, повышается при повышении факторов зафуткн (повышении интенсивности и снижений доли зеленого он нала).

Кроме того, погрешность определения потока насыщения существенно влияет на точность расчета параметров свстофорною регулирования, при этом потери при схеме регулирования, рассчтамной с но1рен1ностыо,существенно (до двух раз) выше, чем при регулировании, рассчитанном при истинных значениях потока насыщения.

На основании опенок погрешности определения потока насыщения сформулированы и классифицированы требования к точности расчетных моделей и их составу.

Пгана очлред, еет

Гиг, 8.1авжн!ЧОС>ь ктффвииентя вярняинй .ишака пясышгнпя от ;иншм очгргди

Таблица 2

Класс ЮЧИОСП1 Обметь применения Мсти 1,1 опреле.нши 1 ¡¡к-м./иш ПО! рСШ|Н>С11*

0 Опыт пропускной способности Р(1 при визите участка УДС па уровне города, района Р 50%

■ 1 Ориентировочный расчет параметрон рс^у/шрсккншк дли экономическом оценки необходимое-!!! насдешш свегофорного раулиравашм Расчет параметров регулирования на мадонагружепном пересечении Р 35%

2 Расчет параметров регулировании ляа канонических пересечений Р 20%

3 Расчет параметр»» регулирования для еысоконагру-уксиных пересечении и д.14 пересечений со сложной конфигурацией и схемой ре!у.шрованкя Р,'), Н !:%

4 Уточненный расчет параметров радупнронани« при адагпашш регулирования на особо огоетсчвешшх пересечениях Коррекция параметров регулирования при ношпкших проблемах (мюр. иершрузка) Р.М. >Л,') 10%

5 Научные исследования 1, И 5%

Примечание: Р - расчетый метод; М - моделирование, ЗА - эксиериметалыюе исследование аналог; 3 - женернменгальное исследование.

Глава 4.Применение нелинейной модели потока насыщения а САПР ООД

Общие пришиты САПР ОДД определяют проектирование как

аыомэтншрованную "жепертную от ими ¡анионную мдачу. »

(| Офцти«»' I

•• .^иоимчрииш» снс(сми задач проектирования

САПР ОДД состоит т

г.

шримам

"•■у :

____________

Ц»М.Т МК

(фкинд им1)!».»!

I ,

1 W'*И'f 1№ЯИ К". (М

I к-чт ын'ИмитХ!

Ц-.11М1 --------1

ЛШМ! ^ к и И

1"нс. 9 Принципиальная пгмя функционировании мм-ш СЛИП «ГЕГУЛИГПВлИиЕ»

ОДД, системы исходных данных о параметрах дорожного движения и системы средств обслуживания и сервиса.

Процедуры САПР разделяются на расчетные процедуры, работающие по жесткому алгоритму, и интерактивные процедуры, обеспечивающие диалоговый режим взаимодействия САПР и оператора.

К расчетный процедурам относятся проектирование переходных интервалов и расчет показателей регулирования

и

К интерактивным процедурам - проектирование схемы регулирование: коррекция исходных данных; формирование целевой функции; представление показателей регулирования; оформление проектного решения.

Расчет потока насыщения производится в составе процедуры расчета показателей ре1улирошшия в соответствии со следующим алгоритмом:

I Учет факторов окружения I ♦

Расчет идгжлшою поток» нагъшккй«

Ресчсг коэффициента прлредешм Ки

Расчет скорости с&ободного деиженй* Уев

0|> КС К ПфОв с << нм й ркче? *о^ффнт»с»пт| -эвгртгкм X

Генерация «чнульса

интенсивности конфликтного потока

| Учет числа н ширины полос | . Т

Учет состава потока Г

Учет мапрпило'и« Т

Учет V«

Т .

Ра^чгг ваюмяо потока

па-ышгнн» »

Расчет арежши С1арт1\ ♦

Расчет времени разгрузки УчС1 НСЛИНСИИОС1Н но То

( V йен 1 НрОЕ ОЧНЫЙ

расчет времени рэгсясыванш очере ди

1

Уме! композиции I

Учс» конфликта с

транспортом *

Учет конфликта с пешеходами

1 енераии* импульса

интенсивности конфликтною потока

Расчет реального пошкя нясышгния

Гг|1Гр*ИМЯ ННТСНСИАНОСГН (

рассэсЬшанйя

Рис. НЫълок-схемя расчете потока насыщения

Программные комплексы САПР ОЛЛ реализованы и внедряются в ряде городов Республики Беларусь.

На основе разработанных методик и программно-технических комплексов На государственном и локальном уровне может быть осуществлена Программа совершенствования организации движения на регулируемых пересечениях Объектом Программы могут быть более I тысячи регулируемых пересечений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 .Оптимизация управления транспортными потоками язляося важной и актуальной задачей повышения эффективности городских транспортах систем. Существующие методы, алгоритмы и модели требуют постоянного развития и адаптации к современным условиям, что н явилось целью диссертационной работы.

Большинство моделей, описывающих процесс функционирования очереди автомобилей, башруется на линейной модели потока насыщения, <гш в ряде случала является ограничением для получения точных и унниерсдльны.ч оценок факторов регулирования. Нелинейный характер процесса убытия автомобилей из очереди констатирован в ряде исследований, однако лот фактор практически не учитывается либо сводится к традиционному линейному описанию.

2.В диссертационной работе предложена нелинейная модель потока насыщения, основным' принципом которой является зависимость интенсивности убытия автомобилей из очереди от времени. Нелинейная модель потека насыщения, наряду с традиционными факторами шпшшя, включает в себя факторы инерционности транспортного нитка, композиции транспортных, потоков, влияния переменной скорости движения, нестационарного влияния конфликтующих потоков.

3.Па базе нелинейной модели потока насыщения разработаны алгоршмы определения основные показателей светофорного ре(улнрования 11 задержек и количества остановок ((1- и ко-пронедуры) Предлагаемые алгоритмы позволяют учесть динамические факторы функционирования очереди (I влияние распространения очереди, вариации времени старта, вариации времени рассасывания очереди, вероятность перегрузки, прибытие в движущуюся очередь.

4 Н холе экспериментальных исследований оп|>сделены параметры нелинейной модели потока насыщения - характеристики потока насыщения в эталонных условиях, значения коэффициентов приведения к легковому автомобилю в различных градациях, «ременные ( ранит,I процесса рассасывания, степень влияния различных условий движения транспортного потока. Полученные результаты в целом согласуются с теоретическими положениями нелинейной модели потока насыщения, результатами экспериментов, проведенных ранее другими исследователями, и позволяют количественно оценить параметры процесса убытия автомобилей из очереди.

5.Эффективность исследований процесса рассасывания очереди повышается при сочетании автоматизированных средств обработки

экспериментальных данных-с имитационным моделированием транспортного потока. В результате моделирования уточнены и детализированы результаты экспериментальных исследований для специфических условии движения.

Погрешность определения потока насыщения сущестоепным образом или кет на процедуру оценки качества и оптимизации светофорного pei-улнропзния. Высокая степень погрешности определении потока насыщения и сшпаикос с ней снижение качества проектирования приводит к повышению потерь до 200% по отношению к оптимальному регулированию. Существенным фактором влияния погрешности потока насыщения являются геометрические характеристики пересечения и его загрузка. На основе оценок качества расчета светофорного регулирования и требований к объешам проектирования предложена классификация способов и предельных погрешностей определения параметров потока насыщения.

Наличие ряда тецдгицнй в развитии системы доролаюго движения (совершенствование динамики автомобилей, изменение характеристик «среднего» водителя и др.) определяют ьеобходимостъ периодического уточнения основных параметров процесса убытия автомобилей из очереди.

• 6.Разработанные подхода к анализу функционирования очереди автомобилей являются основой для технологий автоматизированного проектирован!;*. Сформулированы нрнниипы и структура CASH' ОДД, ориентированные на DKcnqrniwe методы принягия проектного решения. Программное обеспечение, разработанное на основе нелинейной модели потока насыщения, входит в состав подсистемы «Инженерное обеспечение организации дорожного движения» Интегрированной автоматизированной системы управления деятельностью ГЛИ, а также используется в г. Минске, Гродно, Могилеве,' Витебске, в учебном процессе БП1Л. Экономический эффект от проведения Программы совершенствования организации движения на регулируемых пересечениях в масштабах Республики Беларусь может состав1ггь сумму, эквивалентную не менее 1,3 млн. долларов США.

Перспективными направлениями дальнейшего исследования представляются разработка моделей транспоргною потока в условиях адаптивного управления, уточнение частных моделей взаимодействия транспортных и пешеходных потоков, применение моделей функционирования очереди к задаче автоматизированного управления дорожным движением в реальном масштабе времени, интеграция задач проектирования ОДД на основе комплексных моделей транспортного потока -

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1.Важник Ю.П., Ткачев 8.И. Определение потока насыщения с учетом состава и условий динжения И Тез. докл. XXXJ О П К' вузоа Прибалтики, Белоруссии и Молдавии. - Кишинев, 1987. - С. 38.

2.Важник Ю П., Евсеев A.U. Измерение параметров траиспортттт потока при помощи программируемого калькулятора // Тез. докл. XXX С1ГГК вузов Прибалтики, Белоруссии и Молдавии. - Таллин, 1986. -С.64.

3.Важиик Ю.Г1. Кот lï.Il. Определение параметров дорожного движения при помощи программною пакета K.RRST//Тез. докл. VI Всесоюзной НТК. -Тбилиси, 1991.-С. 134-135.

4.Вяжннк 10.ll. Нелинейная модель потока насыщения //Тез. дою. 47 НТК БПИ. - Минск, 1992.-С 74

5.Врубель IO A., Важшж ЮТ!., Кот E.H. Временные методические укатания по определению экономических потерь общества в дорожном движении. - Минск: ГАИ МВД РБ, Белорусский Фонд безопасности дорожного движения, Б1Т1А, 1994. - 48 с.

6.Важник ЮН. Применение нелинейной модели потока насыщения дяа САПР ОДД // Тез. докл. международной 52-й НТК БГПА «Технические вузы -республике». - Минск, 1997. - С 94.

Соискатель

РЭЗЮМЕ

ВАЖН1К Юрый Пятромч

РЛСПРЛЦОУКА 1 ВЫ КАРЫСТАННЕ НЕЛ1НЕЙНАЙ МАДЭЛ1 УБЫЦЦЯ лУТАМАБШЯУ 3 ЧАРП Г1РЫ СВЕТЛАФОРНЫМ РЭГУЛЯВАНШ

Ключевые слови: дарожны рух, светлафорнае рэгуляванне, паток насычзння, затрымет i прыпыша транспарту, истэма аУтаматызаваната нрасктавання (САПР).

Аб'ект даследавання: працэс убыцця аутамабшя^ з чарп пры светлафорным рэгуляванш.

Асноунаю мэтаю працы з'я^ляецца распрацо^ка ^шверсальнай i дакладнай мадзл!, якая ашевзе працэс убыцця аутамабшяу з чарп", -нелшейнай мадэл! патока насычзння.

У развшцё ¡скуючых тэарэтычных падыходау распрацавана мадэль патока насычзння, якая арыентаоана на $лш исстацыянарных дынам1чных эффекта^ працэса убыцця а^ггамабшяу з чарп. Параметры нелинейная мадмн патока иасычэния вызначаиы экспериментальна, а такеама пры дапамозе 1М(тацыйнага мадэлявання чарп а^гамабЬяу.

На базе нелшейнай мадэта патока насычзння створаны анаштычны апарат для рагтку з дадзенай дакладнасцю паказалыикау i параметрау светлафорната рэгулявання, праведзена ацэнка п.чгрэшнасщ вызначэння . патока насычзння.

lia асноее атрыманай тзарэтычнай мадэ.-ii сфармуляваны прынцыпы i алгарытмы задач ' праектавання светлафорната рэгулявання, распрацавана праграмнае забяспячэнне САПР арганпацьн дарожнага руху.

Сферай выкарыстання атрыманых вышкау з'яуляецца праеетаванке схем аргашзацьн дарожнага руху, светлафорната рэгулявання, прымяненне алгарытмау у аутаматызаваных астэмах юравання дарожным рухам.

Комплекснае выкарыстанне метадычных i пракгычных выкгеау у выглядзе Пра]рамы удасканалення дарожнага руху на рэгуляпаных скрыжаваннях можа даць xynci i адчувальны эфект зшжэння страт грамадства У дарожным руху.

№3lOMI: ВАЖИИК Юрий Петрович

РАЗРАБО ТКА И ПРИМЕНЕНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ УЬЫТНН АВ'ГОМОКИЛЕЙ 1П ОЧЕРЕДИ ПРИ СВЕТОФОРНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ

Ключевые слова: дорожное диндснис, сисюфорное ^аудирование, лоток насыщения, задержки и остановки транспорта, ciicicmü автомаги iiipoBaiiiioi о проект ирования (САПР).

Объект исследования: процесс убыгня ашомобилей щ очереди при светофорном регулировании.

Основной целью работ xh.ihl-ich создание универсальной и точной модели, описывающей процесс убытия автомобилей и* очереди, • нелинейной модели потока насыщения.

В развитие существующих (еорегнческих подходов paipafnnaiu модель потока насыщения, ориешнроканная на учет неоацшшариых лииамичсских эффекиш процесса убипии тючабилеп т очереди. Параметры нелинейной модели потека насыщения определены 'мсиеримсигально, а также при помощи имитационного моделирон-шич очереди авшмобнлей.

Па бате' пелинейн.ы модели шпока насыщения создан аналжичёский аппарат paciera с заданной ючшкльм покаiaгелей и параметров

свею<|юри010 регулирования, щюведена оценка ногрешносш определения потока насыщения.

На основе полученной (еорешческой модели сформуиированы принципы и алгоритмы тадач проектирования светофорного регулирования, рафабошно программное обеспечение CAI IP ОДД

Обласпью применения полученных резулыатов является проеш придание схем оркнппапии дорожного движения, спею(|юрно1о регул нотация, использование алгоритмов я автомат инцюванных снсгемах управления дорожным движением.

Комплексное применение методических и практических peiynbTasoe в виде Программы совершенствования организации дорожного движения на регулируемых пересечении* может лагь быстрый и ощутимый эффект снижения потерь общества в дорожном движении.

SUMMARY

VA7.IIN1K Yuri

Development and Application or Non-Linear Queue Departure Model on Traffic Signal System

Key words: road tiaffic, IrafTic control, saturation flow, delay and stop of transpon, computer-aided design (CAD) system.

Object oí research: queue departure process on signalized intersections. Ilic basic purpose of work is description of queue of automobiles and creation of universal and exnet model or saturation flow.

In development of tltc existing tlicoiettcal approaches model of saturation flow oriented to tire account of non-stationary and dynamic cffects is developed. The parameters of nonlinear model of saturation flow are determined experimentally, and also by means of transport queue invitation modeling

On the basis of nonlinear model of saturation (low She analytical apparatus for account with given accuracy of traffic control parameters is treated, estimation of an error of determination or saturation flow is received.

Based on received theoretical model principles and algorithms of designing of traffic control systems are formulated, CAD sod ware is developed

Area of application tif rcccived results is transport planning, traffic control and engineering, automated traffic control systems

The integrated application of methodical and practical results of the Program of perfection of urban trafile control systems can give fast arid appreciable effect of reduction of society losses in road I ra flic '