2. Методика определения уровня загрузки элементов улично-дорожной сети г.Омска

2.1 Для эффективной работы городского пассажирского транспорта необходимым условием является обеспечение достаточной скорости сообщения на установленных маршрутах. А это, в свою очередь, обеспечивается:

- поддержанием оптимальной величины загрузки отдельных элементов дорожно-транспортной сети;

- выравниванием величины загрузки в целом по элементам УДС за счет снижения степени влияния факторов, вызывающих задержки движения.

При определении уровня загрузки элементов УДС (и городских маршрутов) как отношения наибольшей интенсивности ТП к пропускной способности, наибольшую сложность представляет определение пропускной способности отдельных элементов УДС.

Пропускная способность УДС является зависимой от согласованной работы всех элементов (перегонов, перекрестков), каждый из которых функционирует в различных условиях. Величина ПрС зависит от множества дорожных факторов, которые по способу воздействия имеют разнообразный характер и могут изменяться. Изменчивость дорожных факторов приводит к колебаниям загрузки элементарных участков в целом по УДС

Следует отметить, что при определении ПрС на элементарном участке необходимо учитывать основные факторы, оказывающие влияние на изменение условий движения (определяющие условия движения на конкретном элементе УДС), принимать во внимание особенности движения по этому участку. Поэтому в специальной литературе при расчетах ПрС участка различают подходы к определению ПрС перегона и перекрестка.

2.2. На транспортном пересечении основными факторами, определяющими условия движения, являются: схема разрешенных направлений следования по конкретной полосе проезжей части (ПЧ), длительность разрешающего сигнала для рассматриваемого направления, интервал движения между автомобилями при движении через «стоп – линии». В свою очередь при движении по перегону величина ПрС будет определяться фактической скоростью движения, которая зависит от многих факторов, таких, как интенсивность и состав ТП, наличие ОП ГПТ, пешеходных переходов, наличия парковок ТС (и их геометрических параметров).

В сфере дорожного движения хозяйствующие организации, деятельность которых связана с распределением транспортных потоков по УДС города и обеспечением нормального функционирования транспортной сети, а также контролирующие и надзорные организации в своей профессиональной деятельности нуждаются в информации о степени загрузки движением транспортной сети. Данная задача может быть решена при наличии возможности оперативно выполнять расчеты ПрС элементов УДС и при наличии информации об интенсивности на участках из соответствующего городского «банка данных».

Для определения пропускной способности участка городской магистрали необходимо разработать методику, позволяющую учитывать весь спектр возможных сочетаний дорожных факторов, препятствующих движению ТС со скоростью, разрешенной в населенном пункте. Такая методика в настоящее время отсутствует.

2.3. Для создания методики определения пропускной способности элементов городской магистрали необходимо решить следующие задачи:

составить модель связи ПрС со скоростью ТС на перегоне V_ф и длительностью интервала t_и между автомобилями при проезде перекрестков;

-составить методику определения скорости движения в зависимости от сопутствующих условий движения на перегоне;

-составить методику определения среднего интервала между автомобилями при движении их через линию «стоп» с учетом разрешенных направлений следования по полосам ПЧ перекрестков;

-установить границы применения методик;

-проверить адекватность предложенных методик при определении ПрС элементов УДС.

2.4. Пропускная способность P_n элементов УДС может быть представлена отношением :

(2.1)

(2.2)

где - время, предоставляемое для пропуска ТС в данном направлении, с;

t_и - интервал движения между автомобилями, с;

Vф– фактическая скорость проезда, м/с;

–средний динамический габарит, м.

2.5. Величина ПрС в любом сечении перегона характеризуется фактической скоростью ТС, которая зависит от сопутствующих условий движения, состава ТП и определяется по выражению:

(2.3)

(2.4)

где T_з – время задержки из-за помех движению, с;

S – длина контрольного участка, м;

V_p - скорость разрешенная на данном участке, м/с.

При построении модели определения скорости движения на перегоне учитываются следующие факторы влияния:

- ширина используемой проезжей части;

- интенсивность транспортного потока;

- состав транспортного потока;

- наличие остановочных пунктов ГПТ;

- наличие пешеходных переходов;

- число полос движения;

- наличие уличных парковок ТС и их геометрические параметры.

2.6. Рассматриваются два варианта определения ПрС: а) при наличии на перегоне парковок ТС (ОП ГПТ, ПП) и б) при их отсутствии. Для этого многомерные массивы экспериментальных данных обрабатываются с целью их аппроксимации в эмпирические функции, которые дают возможность определить скорость транспортных потоков в зависимости от указанных дорожных факторов.

В общем виде скорость движения V по перегону может быть определена:

при наличии парковки ТС, ОП ГПТ, ПП на перегоне:

(2.5)

где F(l) – функция, отражающая зависимость скорости движения от длины парковки l, м;

G(h) – функция, отражающая зависимость скорости от ширины парковки h, м;

D(n) – функция, отражающая зависимость скорости от интенсивности ТС n, ед./ч;

P(s )- функция, отражающая зависимость скорости от состава транспортного потока s,%;

B(w) – функция, отражающая зависимость скорости от ширины полосы движения w, м;

K(x) – коэффициент, характеризующий зависимость скорости от расстояния между смежными нерегулируемыми пешеходными переходами, м;

C(y) – коэффициент, характеризующий зависимость скорости от расстояния между смежными остановочными пунктами городского пассажирского транспорта, м.

Члены уравнений К(х) и С(у) (2.5), характеризующие влияние взаимного расположения остановочных пунктов ГПТ и пешеходных переходов на изменение скорости, представляются следующими эмпирическими зависимостями, составленными на основе статистической обработки экспериментальных данных:

(2.6)

(2.7)

где x – среднее расстояние между пешеходными переходами на перегоне (х≥200, 200 м – минимальное расстояние между ПП);

y – среднее расстояние между остановками ГПТ на перегоне (y ≥ 400, 400 м – минимальное расстояние между ООТ).

2.7. В случае, если на перегоне отсутствует ООТ или ПП, то значения этих членов в уравнениях (2.5) приравнивается к 1.

Предложенным методом можно учесть и другой набор факторов, при этом сумма степеней в эмпирической формуле равна единице.

Для определения изменения скорости на перегоне необходимо иметь количественную характеристику соответствующего влияющего фактора. Изменение скорости движения ТП также зависит от расположения полосы движения на ПЧ. Так наименьшая скорость ТС будет наблюдаться на крайней правой полосе ПЧ [4], что объясняется наличием факторов, представляющих наибольшую опасность для участников движения. Поэтому при определении каждого из членов уравнений (2.5) учитывается расположение полос движения по отношению к краю ПЧ. Накопленные статистические данные позволили получить эмпирические формулы, описывающие изменение скорости под воздействием дорожных факторов при движении по конкретной полосе участка магистрали между перекрестками.

Для определения скорости движения по перегонам (модель 2.5) необходимо предварительное опытное измерение параметров каждого учитываемого дорожного фактора с последующим составлением соответствующей одномерной зависимости. Ниже приводится пример таких зависимостей для определения скорости при движении по правой крайней полосе.

(2.8)

2.8. При отсутствии парковки ТС на перегоне используются эмпирические формулы, характеризующие изменение скорости ТС от интенсивности ТП, ширины полосы и состава ТП с учетом положения полосы движения. В таблице 2.1 представлены численные значения показателей степеней для уравнения (2.5), выбираемые с учетом вариантов дорожной ситуации (при наличии или отсутствии парковки ТС на участке перегона). Границы применения уравнения (2.5) были установлены экспериментальным путем и представлены в таблице 2.2, которые охватывают наиболее типичные условия движения на дорожно-транспортной сети города.

Таблица 2.1 - Параметры модели для определения скорости движения ТС

Параметр	При наличии парковки ТС	При отсутствии парковки ТС
q	0,17	-
b	0,34	-
m	0,16	0,39
u	0,21	0,47
r	0,12	0,14

Таблица 2.2 - Границы применения модели определения скорости движения

на перегоне

Параметр	Обозначение	Диапазон изменения параметра
Длина парковки	l	от 10 до 170 м
Ширина парковки	h	от 0 до 3,5 м
Интенсивность ТС	n	от 80 ед./ч до 1350 ед./ч
Состав ТП	s	от 40 до 100% легковых ТС в ТП
Ширина полосы движения	w	от 2,25 м до 4,55 м
Расстояние между ПП	x	от 200 до ∞
Расстояние между ООТ	y	от 400 до ∞

2.9. Представленные зависимости (2.8) являются расчетными моделями многофакторного влияния на скорость движения ТС по конкретному участку магистрали при соответствующей комбинации имеющихся дорожных условий. Предварительно рассчитав скорость движения ТП по выражению (2.5) и используя формулу (2.1), можно определить величину ПрС на перегоне. Полученная многомерная зависимость определения скорости ТП на различных участках магистрали позволяет расчетом:

- определить скорость движения при различных вариантах условий движения;

- определить скорость движения ТП на участках УДС при воздействии совокупности факторов (или в отдельности каждого);

- определить ПрС, уровень загрузки как локальных элементов УДС , так и магистрали или городского маршрута). При этом учитывается набор параметров, обуславливающих скорость ТС: интенсивность ТП, доля тяжелых автомобилей в ТП, ширина полосы движения (и ее расположение относительно края ПЧ), наличие помех для движения – парковки ТС, ОП ГПТ, ПП;

- выявить участки магистрали, не имеющие резерва по пропускной способности;

- на основе прогнозирования ПрС планировать распределение ТП по сформировавшейся УДС с учетом фактических условий движения;

- принимать решения о возможности размещения в придорожной зоне объектов, предусматривающих наличие уличных парковок;

- составлять рекомендации по организации уличных парковок, с учетом уровня загрузки прилегающих участков магистрали.

Для использования в расчетах ПрС интервалов t_и, соответствующих городским условиям движения, выполнены измерения динамических габаритов с помощью интегрированного анализатора транспортных потоков «Traffic monitor», предназначенного для видео наблюдения за участком дороги, определения в реальном масштабе времени характеристик дорожно-транспортной обстановки и передачи результатов измерений в диспетчерский пункт (см. рис 2.1).

Рисунок 2.1 - Traffic monitors

Traffic monitor представляет собой всепогодное интегрированное устройство (детектор транспорта, работающий совместно с другими системами или автономно), устанавливаемое на транспортных магистралях и объединяющее в единой конструкции: цветную видеокамеру, высокопроизводительное устройство обработки видео информации, интерфейсы проводного и беспроводного доступа. Traffic monitor поставляется с тремя типами программного обеспечения, работает в операционной системе Windows XP и позволяет получать текущую и долговременную статистику (период накопления задается пользователем от 5с до 90 дней).

Параметры дорожно-транспортной обстановки, фиксируемые Traffic monitor :

- общее число ТС (по видам);

- средняя скорость движения ТС (по видам);

- среднее квадратическое отклонение скорости автомобилей;

- загруженность контрольного участка;

- дистанция (динамический габарит);

- заторовое состояние (количество транспортных пробок за данный интервал времен;

- превышение скорости (количество превышений скорости за заданный интервал времени);

- движение по встречной полосе (количество случаев движения по встречной полосе;

- остановки ТС (количество случаев остановки за данный интервал времени).

Относительная погрешность измерений прибора не превышает 10% .

Измерения динамического габарита Lg выполняются в зоне контролируемого детектором участка 50м, обозначенного на рисунке 2.2 прямоугольником. Статистические данные отображаются в форме таблиц, где представлена информация по исследуемой величине за каждый час измерений см. рис. 2.3 (исследуемая величина обозначена жирным курсивом).

Многократные измерения динамического габарита при различных скоростях движения и разном составе транспортного потока позволили составить количественные соотношения между этими показателями, которые представлены в таблице 2.3.

Рисунок 2.2 - Зона контрольного участка для измерения

динамического габарита