1.4 Расчет режима светофорного регулирования

Управление светофорной сигнализацией осуществляется либо по принципу сигнальных групп, либо по фазам регулирования.

Сигнальной группой называют комбинацию одновременно включаемых и выключаемых светофоров.

Поочередное предоставление права на движение через перекресток в определенных направлениях предполагает периодичность или цикличность работы светофорного объекта.

Полный цикл светофора складывается из отдельных фаз, предназначенных для поочередного пропуска транспортных и пешеходных потоков. Сигнал каждой фазы светофора, в зависимости от схемы организации движения, предназначается одному или нескольким транспортным или пешеходным потокам определенного направления.

Тактом называется определенная комбинация светофорных сигналов, одновременно горящих на светофорном объекте. Такты бывают основные и вспомогательные. При основном такте осуществляется движение транспорта или пешеходных потоков определенной группы. Во время вспомогательного такта осуществляется подготовка и передача права на движение следующей группе. Возможно наличие нескольких вспомогательных тактов, следующих непосредственно друг за другом. Такая совокупность вспомогательных тактов носит название переходного интервала.

Совокупность основного такта и переходного интервала называется фазой, а периодически повторяющаяся последовательность всех фаз - циклом.

В понятие "режим регулирования" входит количество, порядок чередования и продолжительность отдельных тактов и фаз, а также длительность всего цикла. Проектирование режима регулирования включает в себя разработку схем организации движения и расчет длительности светофорных тактов и цикла.

Правильно выбранный режим регулирования в данных конкретных условиях должен обеспечивать наиболее полное использование пропускной способности пересекающихся магистралей и минимальную задержку транспорта и пешеходов при соблюдении безопасности движения.

Структура светофорного цикла определяется количеством фаз и последовательностью их включения.

Рисунок 1-Схема светофорной сигнализации и пофазного разъезда при двухфазном цикле регулирования

Количество фаз равно количеству групп, на которые разделены все участки движения для поочередного пропуска через перекресток. При этом подразумевается, что группа включает в себя все транспортные и пешеходные потоки, одновременно двигающиеся через перекресток, независимо от направления их движения.

Желательно принимать минимально допустимое для данного узла количество фаз (абсолютно минимальное количество фаз равно двум). Однако, с точки зрения безопасности движения количество фаз должно быть максимальным, так как чем больше фаз, тем меньше точек конфликта. Вместе с тем, увеличение числа фаз ведет к увеличению длительности цикла и, что особенно нежелательно, к увеличению суммарной длительности промежуточных тактов.

Рисунок 2 – Трехфазный цикл

Рисунок 3 – Четырехфазный цикл

Рисунок 4 – Картограмма интенсивности транспортных (ед/ч) и пешеходных (чел/ч) потоков (в кружках даны порядковые номера потоков)

Рисунок 5 – Схема светофорной сигнализации на четырехстороннем перекрестке:

а – двухфазная; б – трехфазная; в – четырехфазная;

Порядок выполнения расчета:

На выполненной схеме ОДД перекрестка обозначается дислокация светофоров (транспортных и пешеходных), дорожных знаков, нанесенной дорожной разметки; измеряются с помощью секундомера длительности тактов, фаз и цикла регулирования; составляется существующая схема разъезда транспортных средств и пешеходов и циклограмма работы светофоров.

Величину потока насыщения определяют экспериментально для каждой полосы движения в сечении стоп-линии. Потоком насыщения называется максимально возможное значение интенсивности движения транспортных средств в определенном направлении, которое образуется при разъезде бесконечно длинной очереди через стоп-линию перекрестка и выражается в приведенных единицах за час. Экспериментальное определение потока насыщения Мн состоит в поиске моментов насыщения фаз, разделении зеленого сигнала на интервалы 5... 6с и подсчете числа транспортных средств, которые пересекли стоп-линию на протяжении этих интервалов, с последующим приведением и усреднением.

При этом пользуются формулой:

, (1.2)

где n – количество замеров;

m_j – число приведенных ТС, которые пересекли стоп-линию в течение интервала t_j;

t_j –интервалы отдельных измерений.

Значения М_нi для соответствующих направлений (фаз) заносим в таблицу 1.1

Таблица 1.1 – Значения Мн, N, y, Y

№ фазы	№ направления	Поток насыщения, ед/ч	Интенсивность движения, ед/ч	Фазовый коэффициент	Суммарный фазовый коэффициент
		Мн	N	y	Y
1.
2.
3.

Интенсивности движения транспортных средств и пешеходов определяются по методике, изложенной в лабораторной работе 4. На базе измерений строятся картограммы интенсивностей транспортных потоков.

Для каждой полосы движения определяют величину потока насыщения. Так как поворотные маневры выполняются с общей полосы движения, значения потоков насыщения (Мн) определяем по формуле:

(1.3)

где М_н – значение потока насыщения;

М^*_н – значение потока насыщения, рассчитанное для прямого направления, ед/ч; (определяется по таблице 3 в зависимости от ширины полосы движения Н);

 - ТС, которые движутся прямо, %;

 - ТС, которые движутся налево, %;

 - ТС, которые движутся направо, %.

Таблица 1.2 – Значение потоков насыщения

В, м	3,0	3,3	3,6	4,2	4,8	5,2
Мн, ед/ч	1850	1875	1950	2075	2475	2700

Длительность промежуточных тактов для транспортных фаз рассчитывают по формуле:

(1.4)

где t_p – время реакции водителя, с (t_p=1с);

а – максимально возможное комфортное замедление (а=3м/с²);

V – скорость на подходе к перекрестку (V=10 м/с);

B_i – ширина перекрестка между стоп-линиями, м;

Lа – средняя длина автомобиля (Lа=5м).

Промежуточные такты пешеходных фаз рассчитываются по формуле:

(1.5)

где – B_n - длина перехода, м;

V_пеш - скорость пешехода (V_пеш = 1,3 м/с);

Потерянное в цикле время (на протяжении которого движение через перекресток не происходит) состоит из промежуточных тактов всех фаз и определяется как:

(1.6)

где L - потерянное время в цикле, с;

t_ni - длительность промежуточного такта i-ой фазы, с.

Загруженность движением отдельных направлений (фаз) характеризуется соответствующим значением фазового коэффициента у_i, который определяется по формуле:

(1.7)

где N_i - интенсивность движения, ед/час

М_нi - поток насыщения направления, ед/час;

i - номер направления.

Сумма максимальных (в фазе) фазовых коэффициентов представляет суммарный фазовый коэффициент перекрестка Y

(1.8)

где n - число фаз.

Оптимальная (по задержке) длительность цикла СФР для двухфазных режимов определяется по формуле:

(1.9)

где Тц - длительность цикла регулирования, с;

Основные такты транспортных фаз рассчитывается по формуле:

(1.10)

Основные такты пешеходных фаз рассчитываются по формуле:

(1.11)

Если в одной фазе регулирования одновременно происходит движение транспорта и пешеходов, необходима проверка. Если выполняется неравенство: , корректировка не требуется, если нет - за рабочее принимается значение, рассчитанное для пешеходов.