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: 09.11.2024).