Цель и задачи курсового проекта

Выполнение курсового проекта по моделированию транспортных потоков является важным этапом профессиональной подготовки студентов, обучающихся по специальности 7.100401 «Организация перевозок и управление на автомобильном транспорте». Целью проекта является закрепление теоретических основ лекционного курса «Моделирование транспортных потоков». Курсовой проект способствует развитию у студента навыков самостоятельной работы, необходимых в процессе выполнения выпускной квалификационной работы и дальнейшей профессиональной деятельности: при выполнении инженерных расчётов по специальности; для грамотного оформления документации; для использования нормативных документов и специальной литературы.

Содержанием проекта является совершенствование организации дорожного движения путём управления транспортным потоком посредством использования адаптивного светофорного регулирования на реальном участке улично-дорожной сети. При этом объём выполняемых студентом работ должен соответствовать времени, предусмотренному для этого учебным планом.

Поскольку в проекте рассматривается реальный объект улично-дорожной сети, то его задачами являются:

· проведение студентом самостоятельных натурных наблюдений;

· оценка целесообразности существующей схемы организации движения транспортным потоком (ОДТП);

· разработка и обоснование вариантов новых решений ОДТП на рассматриваемом объекте;

· выбор и размещение на объекте необходимых технических средств, обеспечивающих реализацию предложенного варианта ОД;

· выполнение необходимых расчетных и графических работ;

· заключение о преимуществах новой (разработанной студентом) ОДТП по сравнению с существующей.

Допускается выполнение типового курсового проекта. Все необходимые для решения этой задачи данные в зависимости от варианта задания приведены в настоящих рекомендациях.

Задание и исходные данные на проектирование

Темой курсового проекта является организация движения транспортным потоком на реальном объекте улично-дорожной сети города или участке автомобильной дороги. Такими объектами или участками могут быть перекресток, площадь, пешеходный переход, остановочный пункт маршрутного пассажирского транспорта, пешеходная или жилая зона, автомобильная стоянка, примыкание на автомобильной дороге и т. п.

Признаком неудачной организации транспортного потока (ОТП) при выборе объекта являются заторы в движении, большое количество конфликтных точек или наличие опасных конфликтов, беспорядочный переход пешеходами проезжей части, неудачное расположение остановочных пунктов, отсутствие организованных стоянок транспортных средств, поворачи­вающие налево методом "просачивания" автомобили, мешающие прямому движению, и т. п.

В процессе проведения натурных наблюдений студент определяет геометрическую и транспортную характеристику объекта, а также дополнительные исходные данные, связанные со спецификой темы проекта.

Геометрическая характеристика объекта должна включать:

· ширину проезжих частей (при наличии продольной разметки - число и ширину полос движения);

· ширину разделительных полос и тротуаров;

· расположение и конфигурацию посадочных площадок на остановочных пунктах;

· ширину пешеходного перехода;

· размеры автомобильной стоянки, количество и характер расположения на ней автомобилей.

Все размеры определяются в метрах с помощью измерительных инструментов (рулетки или лазерного дальномера).

Транспортная характеристика объекта должна включать: состав и интенсивность транспортного потока по направлениям движения (интенсивность определяется как в физических, так и в приведенных единицах в час); среднюю скорость движения транспортных средств на объекте; интенсивность пешеходных потоков; количество автомобилей в очереди, ожидающих разрешающего сигнала (для нерегулируемого перекрестка — возможность проезда) и в среднем приходящихся на одну полосу подхода к перекрестку. Определение указанных характеристик производят для часов суток, соответствующих пиковому периоду. На основании этих данных строят картограмму интенсивности транспортных (в приведенных единицах) и пешеходных потоков, а также схему расположения конфликтных точек.

Характеристика существующей схемы ОТП должна включать: схему объекта с расположенными на ней существующими техническими средствами организации движения; схемы пофазного разъезда транспортных средств и график режима светофорной сигнализации (для светофорных объектов).

Рекомендуется следующий состав и последовательность выполнения курсового проекта: · для студентов заочного и дневного отделения:

Введение

1. Обследование регулируемого перекрестка

2. Характеристика транспортного потока на участке дороги

1. Характеристика состава транспортного потока

2. Интенсивность движения

1. Расчет приведённой интенсивности движения по направлениям

2. Прогноз изменения интенсивности на перспективу по направлениям

3. Оценка безопасности дорожного движения на пересечениях и примыканиях

1. Определение количества конфликтных точек и возможных конфликтных ситуаций

2. Построение пространственной картограммы интенсивности движения транспортных потоков

4. Применение интеллектуального управления транспортным потоком по улучшению ОТП и повышению его безопасности

4.1. Характеристика координированного управления транспортного потока посредством использования адаптивной светофорной сигнализации

4.2. Необходимое число программ жёсткого управления.

4.3. Расчёт режимов светофорного регулирования графическим методом

4.4. Расчёт режима светофорной сигнализации

5. Экономический расчёт

Заключение

Список использованных источников

Определение номера варианта задания курсового про­екта для студентов заочного отделения.

Номер варианта задания на выполнение курсового проекта опре­деляется по двум последним цифрам номера зачетной книжки студента. Например: номер зачетной книжки –352351, номер варианта – 51.

В приложении 1 даны общие для всех вариантов четыре схемы пересечения. По последней цифре (в данном случае цифра 1) определяются значения интенсивностей транспортных потоков (для заочной формы обучения) из приложения 2, также по последней цифре выбираются (для заочной формы обучения) значения коэффициента загрузки и состав транспортных потоков по направлениям движения (приложение 4). По первой цифре (в данном случае цифра 5) – задание для организации движения на перекрестках (приложение 3). Выбранные исходные данные для выполнения курсового проекта переносятся на бланк задания.

Методические рекомендации к выполнению проекта

1.Проведение натурных наблюдений

Обследования проводятся на основных магистралях города Луганска и области в периоды наибольшей загрузки пересечений движением транспорта — с 8 до 19 часов в рабочие дни недели (кроме субботы, воскресенья и праздничных дней). В обследования не включаются дороги (или их участки), находящиеся в «нештатном» состоянии (ремонт, реконструкция, специальные ме­роприятия и др.).

В результате обследования должны быть получены следующие характеристики:

• схемы разъезда транспорта по направлениям на перекрестке с указанием очередности движения и количества используемых полос;

• часовая интенсивность и состав движения по направлениям;

• наличие технических средств регулирования: светофора, знаков приоритета, запрещающих и предписывающих знаков;

• режим регулирования (при наличии светофора): длительность тактов с привязкой к регулируемым направлениям движения.

После соответствующей обработки результаты данных обследований используются в системе мониторинга городского движения.

Задание может предусматривать индивидуальную работу на сравнительно простых перекрестках либо обследование в составе группы из нескольких человек при снятии характеристик на одном перекрестке в течение всего дня или на одном перекрестке с высокими интенсивностями движения на подходах (500 авт./ч и более).

2. Инструкция к обследованию дорожного движения

Перед обследованием и составлением отчета надо начертить схему участка движения с указанием взаимного расположения пересечений и их номеров (на основе карты города).

Перед подсчетом автомобилей необходимо составить схему об­следуемого перекрестка (рис. 1). На схеме должны быть указаны:

- количество полос на каждом подходе. Полосы нумеровать, начиная с крайней правой;

-дорожные знаки на подходах;

- привязка перекрестка к общегородскому ориентиру (например, к ж.-д. вокзалу);

- номера направлений движения (РН—1, РН—2,..., РН—7).

Рис. 1. Схема перекрестка. Регулируемые направления

Проставить номера регулируемых направлений движения, начиная с левого подхода на схеме. За «направление» принимать один или несколько рядов с одного подхода, имеющих право движения одновременно на общий для них сигнал светофора (или общее правило приоритетности проезда).

В соответствии со схемой перекрестка необходимо подготовить бланки дорожных протоколов на каждое направление на перекрёстке согласно схеме движения рис. 2 (образец табл. 1). На бланке протокола надо указать дату и время измерения, названия улиц, указать привязку плана перекрестка к общегородскому ориентиру (ближайшая улица, река, вокзал и т. д.).

Рис. 2. Схема движения на перекрёстке

Таблица 1

Бланк протокола интенсивности движения

Пост 10:

Дата: 11 сентября 2013 Направление дви­жения: Схема движения:			г. Рынок -Донбасс 4 -> 3
	Легко­вые	Автобусы			Грузовые автомобили								Троллейбусы		ИТОГО
Время		малые	сред­ние	боль­шие	до 2 т	до 2 т с прице­пом	от 2 до 5 т	от 2 до 5 т с при­цепом	от 5 до 8 т 2 1 6	от 5 до 8 т с при­цепом	свы­ше 8 т 3	свыше 8 т с при­цепом	одинарные	сочлененные
7									2					0	0
8														0	0
9														0	0
10	288	54	35	26	14		10							0	432
11	395	63	40	22	17		4							0	542
12	588	95	25	36	21		12							0	783
13	550	52	46	45	19		9							0	721
14	492	41	54	44	15		5							0	651
15	454	21	53	50	9		4							0	593
16	440	19	61	37	15		2							0	574
17	471	25	61	55	8		3							0	623
18	440	14	47	45	6		4							0	556
19	493	20	50	44	7		3							0	617
Итого	4611	404	472	404	131	0	56	0	11	0	3	0	0	0	6 092

Пересечение ул. Советская - ул. Обронная

Время измерения — все рабочие дни недели с 8 до 19 часов. Минимальная длительность непрерывного счета — 20 мин. Учтен­ное количество транспортных средств, подсчитанных за 20 мин не­прерывного счета, должно быть приведено к одному часу (умноже­нием на 3).

Все учитываемые транспортные средства объединяются в три группы: легковые автомобили, грузовые автомобили и автобусы. При подсчете относить:

• к легковым автомобилям — все легковые;

• к автобусам —автобусы, движущиеся по установленным маршрутам, а также автобусы немаршрутные;

• к грузовым — все малые грузовые (УАЗ, FORD, FIAT, "ГАЗель" и т. д) грузовики, начиная с грузоподъемности 600 кг и более.

3. Оформление результатов обследования регулируемого перекрестка

Для регулируемых перекрестков надо составить:

• схемы пофазной очередности движения (рис. 3) каждого регу­лируемого направления;

Рис. 3. Пофазная организация движения транспортного потока на перекрёстке

• написать формулу цикла, например:

T_ц= (t_з1=25) + (t₁`=6)+ (t<sub>з2</sub>=20)+ (t<sub>2</sub>`=6)+ (t_з3=14)+ (t₃`=6) = 77 c,

указывая длительности разрешающих тактов (t_з1, t_з2 , t_з3 ) в фазах и переходные интервалы (t₁`, t<sub>2</sub>`, t₃`) между фазами;

- свести в таблицу длительности красного сигнала со стороны каждого направления (пример - табл. 2);

Таблица 2

Длительность красного сигнала для регулируемых направлений (РН)

РН - 1	РН - 2	РН - 3	РН - 4	РН - 5	РН - 6	РН - 7
36	31	45

- свести в табл. 3 интенсивность и состав потоков по отдельным направлениям движения.

Таблица 3.

Часовая интенсивность, авт./ч, и состав транспортного потока (пример)

ДАТА	День недели	Время	РН – 1			РН – 2			РН – 3			РН – 4			РН – 5
			Л	Г	А	Л	Г	А	Л	Г	А	Л	Г	А	Л	Г	А
02.09.04	Поне­дельник	1000-1030	513	24	48	852	63	9	513	9	12	699	45	45	927	33	18
02.09.04	Поне­дельник	1330-1400	381	18	36	820	30	6	510	6	8	663	16	32	823	32	0
06.09.04	Четверг	1000-1030	528	14	30	989	42	2	512	10	12	754	8	38	925	41	2
06.09.04	Четверг	1330-1400	421	15	47	825	34	5	610	10	4	751	12	42	859	41	3

- свести удельную интенсивность (N) в приведенных единицах (ед./ч) в таблицу 4. Удельная интенсивность рассчитывается как отношение интенсивности по данному направле­нию (РН) к числу полос, используемых этой интенсивностью. Ко­эффициенты приведения принимать: для легкового транспорта - k_л = 1,0; для грузового транспорта - k_г = 2,5; для автобусов - k_а = 2,5.

Например, для исследуемого перекрестка (см. табл. 3)

Таблица 4.

Удельная интенсивность перекрёстка, ед./час

Наименование перекрестка	Кол-во РН	Удельная интенсивность Ni, ед./час
		РН-1	РН-2	РН-3	РН-4	РН-5	РН-6	РН-7	РН-8
Ул. Оборонная – ул. Советская	5	346	385	562	452	524

4. Необходимое число программ жесткого управления

Основным предназначением светофоров является регулирование движения транспорта на определённых участках дорожно-транспортной сети путём организации очерёдности пропуска участников дорожного движения – автотранспорта и пешеходов. Светофорное регулирование – это также один из эффективных способов повышения безопасности движения на дорогах.

Светофорный цикл регулирования - это периодически повторяющаяся совокупность всех фаз светофорного регулирования.

Светофорная фаза – это совокупность основного и промежуточного светофорного такта.

Светофорным тактом называется время, на протяжении которого действует та или иная комбинация светофорных сигналов:

Такты могут быть основными и промежуточными.  Во время основного такта движение транспорта и/или пешеходов в определённых направлениях разрешается. Промежуточный такт предназначен для того, чтобы оставшийся на перекрёстке транспорт завершил начатые во время основного такта манёвры, запрещая въезд на перекрёсток новому транспорту.

Основные такты:

• красный сигнал;

• зелёный сигнал.

Промежуточные такты:

• красный с жёлтым сигналом;

• жёлтый;

• зеленый с желтым  сигналом.

Структура светофорного цикла.

Структуру светофорного цикла (цикла светофорного регулирования) составляют все светофорные фазы, работающие в определённой последовательности и с определённой периодичностью.

В отношении регулируемого перекрёстка применяется также понятие режима светофорного регулирования, которое включает:

• количество фаз;

• их последовательность в цикле;

• длительность основных тактов фазы;

• длительность промежуточных тактов фазы;

• общую длительность светофорного цикла.

Эффективность светофорного регулирования возможна лишь при условии обоснованной установки светофорных объектов и подбора оптимальных параметров их работы: такта, фазы, цикла.

Эффективным считается светофорный цикл, в котором каждый такт имеет минимально необходимую продолжительность. Именно такая структура светофорного цикла способна обеспечить бесперебойное движение транспорта, отсутствие пробок и удобство пешеходного перехода проезжей части.

Светофорный цикл

а) Схему движения на регулируемом участке рекомендуется выполнять с учетом значения сигналов, определенного Правилами дорожного движения.

б) Если эта последовательность сигналов не может быть осуществлена из-за ограниченных коммутационных возможностей аппаратуры, то, как исключение, может быть рекомендована применение системы с двумя желтыми сигналами. На рисунке 4 показан пример режима работы светофорной сигнализации для пересечения двух автомобильных дорог: а — с одним промежуточным тактом в каждой фазе; б — с тремя промежуточными тактами в первой фазе.

Рис. 4. Структура светофорного цикла:

а — с одним промежуточным тактом в каждой фазе;

б — с тремя промежуточными тактами в первой фазе;

1-6 — номера тактов

в) Применение промежуточного такта в светофорном цикле рекомендуется для обеспечения безопасности движения в переходный период, когда движение предыдущей группы потоков уже запрещено, а последующая группа разрешение на движение через пересечение еще не получила. В период промежуточного такта движение запрещено за исключением транспортных средств, водители которых не смогли своевременно остано­виться у стоп – линий (рис.5). В период основного такта разрешено (а в конфликтующем направлении запрещено) движение определенной группы транспортных и пешеходных потоков.

Рис.5. Пример использования основных и промежуточных тактов

г) Длительность промежуточного такта должна быть такой, чтобы автомобиль, подходящий к пересечению автомобильных дорог на зеленый сигнал со скоростью свободного движения, при смене сигнала с зеленого на желтый смог либо остановиться у стоп-линий, либо успеть освободить пересечение (миновать конфликтные точки пересечения с автомобилями, начинающими движение в следующей фазе). Остановиться у стоп-линии автомобиль сможет только в том случае, если расстояние от него до стоп-линий будет равно или больше остановочного пути.

д) Учитывая, что время проезда расстояния, равного остановочному пути, состоит из времени реакции водителя на смену сигналов светофора и времени торможения, можно в общем виде представить формулу промежуточного такта:

/1/

где t_рк – время реакции водителя на смену сигналов светофора, с;

t_т – время, необходимое автомобилю для проезда расстояния, равного

тормозному пути, с;

t_i – время движения автомобиля до самой дальней конфликтной точки, с;

t_i+1 – время, необходимое для проезда от стоп-линий до дальней конфликтной точки автомобилю, начинающему движение в следующей фазе.

ж) Составляющие формулы t_рк и t_i+1, в большинстве случаев по значению близки друг к другу, на практике их обычно исключают из расчета. С учетом этого обстоятельства, а также предположения о постоянном замедлении при торможении автомобиля перед стоп-линией, длительность промежуточного такта:

/2/

где v_a – средняя скорость транспортных средств при движении на подходе к пересечению и в его зоне без торможения (с ходу), км/ч;

a_т – среднее замедление транспортного средства при включении запрещающею сигнала (для практических расчетов a_т = 3…4 м/с²);

l_i – расстояние от стоп-линий до самой дальней конфликтной точки, м;

l_a – длина транспортного средства, наиболее часто встречающегося в

потоке, м.

з) В период промежуточного такта заканчивают движение и пешеходы, ранее переходившие проезжую часть на разрешающий сигнал светофора. За время t_пi пешеход должен или вернуться на тротуар, откуда он начал движение, или дойти до середины проезжей части (островка безопасности, центральной разделительной полосы, линии, разделяющей потоки встречных направлений). Максимальное время, которое потребуется для этого пешеходу:

/3/

где В_пш – ширина проезжей части, пересекаемой пешеходами в i-й фазе регулирования, м;

v_пш – расчетная скорость движения пешеходов (обычно принимается 1,3 м/с).

и) Независимо от результатов расчета минимальная длительность промежуточного такта должна быть 4 с. Учитывая, что желтый сигнал во всех случаях 3 с, а красный с желтым не более 2 с, на пересечении автомобильных дорог в период смены сигналов с разрешающего на запрещающий можно организовать режим «кругом красный», что способствует повышению безопасности движения.

к) Не рекомендуется назначать промежуточные такты длительностью менее 3 сек. При t_п = 5…8 с промежуточный такт должен быть составлен из двух вспомогательных тактов. Длительность желтого сигнала никогда не должна быть менее 3 и более 4 с.

л) При назначении схемы светофорного регулирования рекомендуется стремиться к минимальному числу фаз и к бесконфликтному пропуску пешеходов.

Примеры пофазного разъезда транспортных и пешеходных потоков на пересечении двух автомобильных дорог приведены на рисунках 6 и 7.

I фаза

II фаза

Рис. 6. Пример двухфазного светофорного регулирования

на пересечении автомобильных дорог

I фаза

II фаза