Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ ЗАДЕРЖКИ ТРАНСПОРТА НА ПЕРЕСЕЧЕНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ВЫСОКИМ ЗНАЧЕНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАГРУЗКИ ДВИЖЕНИЕМ

Боярский С.Н. 1
1 ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»
В работе на основе результатов натурного обследования и компьютерного моделирования производится совершенствование существующих экспериментальных методов определения средней задержки транспорта на пересечениях автомобильных дорог с высоким значением коэффициента загрузки движением. Исходя из того, что длина очереди на пересечении при значениях коэффициента загрузки движением больше единицы имеет линейный рост, предлагаются зависимости для определения скорости нарастания очереди в зависимости от интенсивности пересекающихся потоков. Модернизированный метод применим как для регулируемых, так и для нерегулируемых пересечений автомобильных дорог и, позволяет сократить среднюю абсолютную ошибку определения средней задержки транспорта на пересечении в два раза. Метод применяется для рационального выбора типа пересечения автомобильных дорог и определения параметров цикла регулирования светофора.
задержка транспорта
высокая загрузка движением
методы расчета задержки транспорта
1. Боярский С.Н. Результаты имитационного моделирования задержки транспорта на пересечениях автомобильных дорог / С.Н. Боярский, Р.Н. Ковалев // Автотранспортное предприятие. – 2014. - №2. – С. 53-55
2. Боярский С.Н. Теоретическое обоснование общей модели определения задержки транспорта на пересечениях автомобильных дорог/ С.Н. Боярский, Р.Н. Ковалев// Транспорт Урала.- 2012. -№2. – С. 64-70
3. Левашев, А.Г. Проектирование регулируемых пересечений: учеб. пособие / А.Г. Левашев, А.Ю. Михайлов, И.М. Головных. – Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2007. – 208 с.
4. Методические рекомендации по проектированию светофорных объектов на автомобильных дорогах: ОДМ 218.6.003 – 2011: утв. Распоряжением Федерального дорожного агентства от 27.02.13 № 236-р. – М. : РОСАВТОДОР, 2013. – 69 с.
5. Проектирование и изыскания пересечений автомобильных дорог / Е. М. Лобанов, В. М. Визгалов и др. – М. : Транспорт, 1972. – 232 с.

Введение

В современных условиях с характерным высоким темпом автомобилизации населения происходит исчерпание пропускной способности как самой сети автомобильных дорог, так и их пересечений. Одним из способов решения проблемы повышения эффективности движения транспортных потоков в условиях высокого значения коэффициента загрузки движением является выбор рационального типа пересечения, который позволяет снизить задержку транспорта по сравнению с другими конкурирующими вариантами. Между тем, метода определения средней задержки транспорта на пересечении автомобильных дорог с высоким значением коэффициента загрузки движением, рекомендуемым нормативами в России пока нет [4]. Однако существует ряд экспериментальных методов, которые можно усовершенствовать путем введения коэффициентов, полученных по итогам натурных и компьютерных экспериментов [3, 5]. Это определяет цель исследования: совершенствование метода определения средней задержки транспорта на пересечении автомобильных дорог при высоком значении коэффициента загрузки движением.

В качестве материалов и методов исследования использовалось натурное наблюдения и имитационное компьютерное моделирование. Натурное наблюдение проводилось на пересечениях автомобильных дорог в Свердловской области. Имитационное компьютерное моделирование основывалось на общей модели определения задержки транспорта на пересечении [2].

Модернизация метода определения средней задержки транспорта на пересечении основывается на формуле

(1)

где n – число замеров; i – номер замера; nпр – число автомобилей, проехавших перекресток за тот же период, авт. (практическая пропускная способность).

Данный метод позволяет совершенствование путем внедрения результатов исследования [1]. Числитель формулы (1), по сути, есть не что иное, как оценка площади криволинейной трапеции, где f(x), есть функция количества автомобилей в очереди в зависимости от времени. Причем для случаев, когда загрузка движением больше единицы, данная площадь является треугольником. Тогда на рассматриваемый период, в течение которого интенсивность превышает пропускную способность, строим прямую интенсивности 1 и в конце периода наблюдения отнимаем значение практической пропускной способности, что позволяет нам получить искомый треугольник изменения длины очереди (рисунок 1).

Рисунок 1 – Графическое определение средней задержки при коэффициенте

загрузки движением больше единицы

Таким образом, площадь закрашенной фигуры составит:

(2)

где δ – время наблюдения, с; N – интенсивность движения за время наблюдения;

Р – практическая пропускная способность за время наблюдения.

Тогда формула (1) преобразуется к виду:

(3)

Из полученных результатов исследования [1], используются зависимости коэффициентов наклона от интенсивностей пересекающихся потоков, k - для случаев превышения интенсивности движения над пределом пропускной способности, и K - в том случае, если, наоборот, происходит падение интенсивности движения ниже предела пропускной способности (рисунки 2, 3).

Рисунок 2 – Графическая интерпретация результатов наблюдения для определения средней задержки транспорта в случае превышения интенсивности движения предела пропускной способности

Рисунок 3 – Графическая интерпретация результатов исследования по определению средней задержки транспорта в случае снижения интенсивности движения ниже предела пропускной способности пересечения

Таким образом, результаты исследования позволяют определять величину средней задержки транспорта при любой интенсивности движения и в наилучшем варианте согласно диаграммам изменения интенсивности движения в течение суток на пересекающихся дорогах (таблица 1).

Таблица 1 – Зависимости для определения длины очереди

Направление

Зависимость

Коэффициент детерминации

Левоповоротный съезд

0,448

Правосторонний съезд

0,425

Нерегулируемое пересечение направление прямо-налево

0,402

Регулируемое пересечение направление прямо-налево

0,518

 

Регулируемое пересечение правый поворот

0,527

Оценка точности метода выполнена путем определения средней абсолютной ошибки по формуле:

(4)

Для сравнения результатов возьмем данные для направления прямо и налево, полученные в ходе имитационного моделирования (таблицы 2, 3).

Таблица 2 – Задержка транспорта в очереди по направлению движения

прямо-налево на нерегулируемом пересечении

Интенсивность второстепенного направления авт./ч

Интенсивность главной дороги, авт./ч

100

350

500

700

900

1100

100

4,77

3,20

2,31

2,32

3,20

1,66

300

 

5,28

4,47

5,04

3,34

3,08

500

 

 

10,26

9,38

6,13

8,65

700

 

 

 

27,00

38,92

62,11

900

 

 

 

 

356,71

306,98

1100

 

 

 

 

 

634,49

Таблица 3 – Практическая пропускная способность по направлению движения

прямо-налево на нерегулируемом пересечении

Интенсивность второстепенного направления авт./ч

Интенсивность главной дороги, авт./ч

100

350

500

700

900

1100

100

373

393

407

404

387

370

300

 

455

469

507

472

483

500

 

 

557

572

563

607

700

 

 

 

698

706

710

900

 

 

 

 

698

721

1100

 

 

 

 

 

647

Оценка точности экспериментального метода на основе формулы (1) дает следующий результат, представленный в таблице 4.

Таблица 4 – Результаты применения экспериментального метода для направления прямо – налево нерегулируемого пересечения

Интенсивность второстепенного направления авт./ч

Интенсивность главной дороги, авт./ч

100

350

500

700

900

1100

100

4,85

3,21

2,19

2,25

3,15

1,73

300

 

5,56

4,56

5,11

3,22

2,92

500

 

 

10,22

9,25

5,83

8,50

700

 

 

 

28,15

39,19

62,04

900

 

 

 

 

425,19

363,79

1100

 

 

 

 

 

1001,78

Оценка средней абсолютной ошибки представлена в таблице 5.

Таблица 5 – Значения абсолютной ошибки для экспериментального метода

Интенсивность второстепенного направления авт./ч

Интенсивность главной дороги, авт./ч

100

350

500

700

900

1100

100

2 %

0 %

5 %

3 %

2 %

4 %

300

 

5 %

2 %

1 %

4 %

5 %

500

 

 

0 %

1 %

5 %

2 %

700

 

 

 

4 %

1 %

0 %

900

 

 

 

 

19 %

19 %

1100

 

 

 

 

 

58 %

По данным таблицы 5 видно, что экспериментальный метод эффективен для значений коэффициента загрузки движением меньше единицы, средняя абсолютная ошибка для этого случая составит 3 %. В случае более высоких значений коэффициента загрузки движением средняя абсолютная ошибка накапливается существенно и составляет 32 %.

Оценка точности модернизированного варианта метода при значениях коэффициента загрузки движением больше единицы представлена в таблице 6.

Таблица 6 – Значения абсолютной ошибки для модернизированного метода

Интенсивность второстепенного направления авт./ч

Интенсивность главной дороги, авт./ч

900

1100

900

13 %

17 %

1100

17 %

Средняя абсолютная ошибка для модернизированного метода составит 16 %, что в два раза лучше экспериментального и доказывает эффективность предлагаемого решения.

Заключение

В статье на основе выполненных автором исследований предложена модернизация существующего метода определения средней задержки транспорта на пересечении автомобильных дорог. Модернизированный метод позволяет сократить среднюю абсолютную ошибку определения средней задержки транспорта на пересечении при высоком значении коэффициента загрузки движением в два раза..

Рецензенты:

Ларин О.Н., д.т.н., доцент, профессор кафедры «Логистика и управление транспортными системами» ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщений», г.Москва.

Неволин Д.Г., д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Проектирование и эксплуатация автомобилей» Федеральное агентство железнодорожного транспорта ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет путей сообщения», г.Москва.


Библиографическая ссылка

Боярский С.Н. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕЙ ЗАДЕРЖКИ ТРАНСПОРТА НА ПЕРЕСЕЧЕНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ВЫСОКИМ ЗНАЧЕНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАГРУЗКИ ДВИЖЕНИЕМ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=13368 (дата обращения: 20.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074