Развитие методов расчета регулируемых узлов на улично-дорожной сети города

" ;

Актуальность исследования,^{Еесооретствие,} сложившейся улично-дорожной сети крупных городов условиям насыщенных и перенасыщенных транспортных потоков усложняет движение на регулируемых узлах. Такая ситуация требует переосмысления теории и практики управления уличным движением и применения современных средств и методов управляющего, правового, организационного и градостроительного воздействий.

Отказ функционирования транспортной системы наступает в результате заторов на транспортной сети. Появление заторов, когда имеется запас пропускной способности сети, объясняется неоптимальностью работы светофорной сигнализации и общим ростом числа дорожно-транспортных происшествий, увеличивающих длины очередей ожидающих обслуживания на перекрестке транспортных средств. Заторовая ситуация может быстро распространиться на несколько ближайших узлов сети и перейти на значительную её часть (с последующим отказом в возможности управления движением на данном участке улично-дорожной сети).

Актуальность темы

определяется необходимостью развития методов расчетов циклов регулирования в транспортных узлах с различными геометрическими параметрами и элементами улично-дорожной сети городов. От их решения во многом зависит надежность функционирования транспортной системы в целом и эффективность реализации в ней отдельных транспортных процессов.

Целью диссертационной работы является развитие методики расчета режима регулирования движения в транспортных узлах с учетом левоповоротного движения для увеличения пропускной способности.

Задачи исследования: ' .

1. Обосновать выбор метода учета автомобилей на регулируемых узлах при’движении через стоп-линию. ¦

2. Определить влияние количества полос движения, радиуса поворота и величины разрешающего такта на поток насыщения для левоповоротного движения.

3. Установить величину потоков насыщения в случае совмещенного движения (прямой и левоповоротный потоки).

4. Установить величину потоков насыщения для левоповоротного потока, организованного конфликтно-бесконфликтным способом.

5. Усовершенствовать методику расчета потока насыщения, тактов и циклов светофорного регулирования с учетом левоповоротного движения.

6. Предложить дальнейшие пути повышения пропускной способности и безопасности движения поворотных направлений регулируемых узлов.

Объект исследования — процесс движения на регулируемых узлах.

Предмет исследования — влияние основных характеристик дорожного движения на величину потока насыщения.

В качестве методов исследования в диссертационной работе используются: натурные наблюдения, статистический анализ, математическое моделирование, экспериментальные методы обследования транспортных потоков.

В работе автор опирался на труды ученых в области организация и управления дорожным движением: В. А. Владимирова, Ю. А. Врубеля, А. Н. Красникова, А. Ю. Кременца, Е. М. Лобанова, А. Ю. Михайлова, М. П. Печерского, A.A. Полякова, И. Н. Пугачева, П. В. Рушевского, М. С. Фишельсона, и других.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. Выявлены закономерности движения левоповоротных транспортных потоков в зависимости от радиуса поворота, количества полос движения налево, времени разрешающего такта., ' •.

2. Исследованы закономерности ¡-движения совмещенных транспортных потоков (левый и прямой) й левоповорртных транспортных потоков организованных методом отсечку.

3. Разработана методика расчета потоков насыщения для полос совмещенного движения прямо ц налево, организованных с помощью сложных промежуточных тактов.

4. Предложены пути повышения пропускной способности и безопасности движения регулируемых узлов на основе использования технических средств и планировки сети.

Практическая значимость работы. Уточненная методика расчета регулируемых узлов, оценки потоков насыщения и сравнение схем светофорного регулирования рекомендованы к использованию проектными предприятиями и эксплуатирующими организациями на действующих регулируемых узлах, а также при реорганизации движения и проектировании новых светофорных объектов.

На основе уточненной методики расчета регулируемых узлов в Екатеринбурге изменены схемы движения на более 140 транспортных узлах.

На защиту выносятся:

1. Полученные экспериментально закономерности движения левоповоротных транспортных потоков в зависимости от радиуса поворота, количества полос движения налево, времени разрешающего такта, а также совмещенных транспортных потоков (левый и прямой) и левоповоротных транспортных потоков, организованных методом отсечки.

2. Уточненная методика расчета регулируемых узлов с учетом влияния основных характеристик дорожного движения на величину потока насыщения.

3. Система способов повышения потенциала пропускной способности и безопасности движения рер^лируемых узлов на основе использования технических средств и планировки улично-дорожной сети.

Реализация результатов работы.

На основе полученных результатов диссертационного исследования в Екатеринбурге в 2004;2010 гг. совместно, с Комитетом по транспорту, рассчитано и введено в эксплуатацию более 140 схем светофорного I регулирования.

Результаты исследование нашли применение в учебном процессе кафедры «Автомобильный транспорт» Уральского государственного лесотехнического университета при подготовке инженеров и магистров по специальности 190 702 «Организация и безопасность движения».

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на конференциях: Х1-ХУ1 международных научно-практических конференциях «Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния» (УрГЭУ, Екатеринбург, 2005—2010 гг.) — VI межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученыетранспорту» (УрГУПС, Екатеринбург, 2005) — II Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов (УГЛТУ, Екатеринбург, 2006) — IV Международной научно-технической конференции «Наукаобразованию, производству, экономике» (БНТУ, Республика Беларусь, г. Минск, 2006) — Международной научно-технической конференции, посвященной 55- летию автотракторного факультета «Современный транспорт и транспортные средства: проблемы, решения, перспективы» (БНТУ, Республика Беларусь, г. Минск, 2007) — XV Международной научно-практической конференции «Вопросы планировки и застройки городов» (ПГУАиС, г. Пенза, 2008) — Международной научно-практической конференции «Совершенствование • организации дорожного движения и перевозок пассажиров и грузов» (БНТУ, Республика Беларусь, г. Минск, 2009) — Международной научно-технической конференции «Транспортные и транспортно-технологические системы» (ПрмГНГУ, г. Тюмень, 2010) — V Всероссийской научно-практической конференций студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие дорожно-транспортного: комплекса и строительной инфраструктуры щ основе рациональнрго природопользования» (СиБАДИ, г. Омск, 2010).

Результаты диссертационных исследований доложены и одобрены на заседании кафедры транспорта (Сибирский федеральный университет) и на кафедре менеджмента на автомобильном транспорте (Иркутский государственный технический университет).

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликованы 22 печатных работы общим объемом 5 п.л., из которых автору принадлежат 4,5 п.л., в том числе 3 — в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для кандидатских диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 93 наименования, в том числе 18 источников на иностранных языках. Общий объем диссертации составляет 137 страницы машинописного текста, включающего 63 рисунка и 9 таблиц.

4.4, Выводы по главе 4.

1. По мере роста интенсивности движения возможно два пути совершенствования организации левоповоротного маневра: повышение пропускной способности или запрет маневра на перекрестке.

Основной целью запрета левоповоротных маневров на перекрестке является снижение количества конфликтных точек на пересечении и снижение количества фаз регулирования.

2. В наиболее простом случае транспортные средства, поворачивающие налево, осуществляют маневр методом «просачивание», т° есть водитель, которому нужно повернуть налево, выезжает при зеленом сигнале светофора по центру перекрестка и ждет либо случайного перерыва в движении встречного потока, либо его остановки (при. появлении^елтого сигналасветофора), после чего заканчивает маневр. • ' •.

3. Если интенсивность, движения налево превыщает три единицы за цикл для смежных левых поворотов и нет возможности перехода на бесконфликтно^ регулирование, то необходимо введение технологии «уплотнение потока». Суть этого метода состоит в создании безопасных интервалов для поворота 3−4 автомобилей.. .. г •.

4. Перегруженные конфликтные направления используют желтый сигнал светофора для движения. Поэтому за' время движения от стоп-линии до конфликтной точки проходит 2−3. с, а это. время соизмеримо со временем отсечки, то есть движение налево осуществляется только на. желтый, сигнал. Все преимуществаотсечки в* таких «условиях теряются. Этот факт необходимо предусматривать и предоставлять большую отсечку (на 3−6 с) для выполнения маневра.

5. Все схемы регулирования имеют различное количество направлений и фаз регулирования, а это требует соответствующего уровня применения технических средств регулирования дорожного движения (контроллеры, светофорные секции, дополнительные стрелки). Поэтому необходимы рекомендации по применению каждой конкретной схемы (в зависимости от условий движения), а также определение необходимого минимального уровня контроллеров.

6. Развитие технологии управления транспортными потоками, повышение интенсивности и рост неравномерности движения транспорта потребуют повышения эффективности управления поворотными потоками. Можно выделить два направления улучшения качества движения для поворотных маневров: использование дополнительных светофорных секций для поворотного движения с информацией о конфликтностииспользование технических средств организации дородного движения с возможностью изменения движения по полосам, или схемы регулирования по фазам в зависимости от ситуации на дороге., г. • .

7. Использование разделительной полосы в качестве уширения за 50−100 м до подхода к пересечению для дополнительной полосы движения налево позволяет значительно повысить пропускную способность пересечения.

Заключение

.

1. Обоснован выбор методучета автомобилей при движении через стоп-линию на регулируемых узлахПредлагается учитывать все автомобили: в очереди (фиксируемая часть автомобиля — задний бампер).

2. Экспериментально определено влияние количества полос движения, радиуса поворота и величины разрешающего такта на поток насыщения для левоповоротного движения:

— при двухили трехрядном движении поток насыщения увеличивается пропорционально росту количества полос;

— рост потока насыщения происходит до радиуса 40 м по параболе, затем радиус поворота не влияет на поток насыщения;

— при радиуса поворота более 40 м значение потока' насыщения поворотных маневров приравнивается к прямому движению;

— при радиусе поворота 40 и более метров поток насыщения после 20 с практически не растет и фиксируется на величине 1950—1980 ед./ч;

— с ростом порядкового.1 номера? автомобиляснижается время прохождения транспортным средством стоп-линии-, минимальное значение интервала прохождения полосы левого поворота отмечается на 8—10 автомобиле, затем интервалы начинают расти, НР не более чем на 10%;

— по мере роста длительности разрешающего такта увеличивается значение потока насыщениянаиболее быстро поток насыщения растет до величины разрешающего такта, равного 20 р;

— сравнение экспериментальной зависимости потока насыщения от радиуса поворота с данными по Вебстеру подтвердил^ • наличие значительных различий. График на основе данных Вебстера носит линейный характер, а экспериментальные данные покрывают рост потока насыщения до радиуса 40. м по параболе, а затем радиус поворотане влияет на поток насыщения: Можно? предположит^,'/что? после радиусат поворота—более: 40 м значение потока насыщения поворотных маневров приравнивается к прямому } движению;

— исследования закономерностей движения прямых потоков показали, что минимальное значение интервалов прохождения стоп-линии достигается на 12−14-м автомобиле. В отличие от левоповоротных потоков на полосах движения прямо потоки разгоняются несколько медленнее.

3. Установлена закономерность изменения величины потока насыщения для случая совмещенного движения (прямой и левоповортный потоки):

— увеличение доли левоповоротного потока на полосе смешанного движения (прямо и налево) приводит к снижению потока насыщения;

— по мере снижения количества автомобилей, двигающихся по таким полосам в прямом направлении, поток насыщения снижается по линейному закону.

4. Установлен характер изменения величины потоков насыщения для левопоротного потока, организованного конфликтно-бесконфликтным способом:

— первые четыре автомобиля в очереди проходят стоп-линию на 20% быстрее, чем потоки, поворачивающие налево без конфликта (при одном и том же радиусе поворота);

— после шестого и седьмого автомобиля транспортные средства, поворачивающие налево с помощью отсечки, переходят в режим, схожий с * бесконфликтным;

— в случае отсечки, равной 6−9 с (то есть когда проходит 3−5 ! I автомобилей), желтый сигнал используется для поворота налевос 4.

— использование отсечек величиной более 10 с неэффективно н требует введения отдельной фазы для поворотных маневров,.

5. Усовершенствована методика расчета потока насыщения, тактов и циклов светофорного регулирования с учетомлевоповоротного движения.

6. Предложены пути повышения пропускной способности и безопасности движения поворотных направлений на регулируемых узлах на основе:

— использования дополнительных светофорных секций для поворотного движения с информацией о конфликтности;

— применения технических средств организации дорожного движения и автоматизированных систем управления дорожного движения с возможностью изменения движения по полосам или схемы регулирования по фазам в зависимости от ситуации на дороге;

— совершенствования планировочного размещения полос для движения налево при строительстве и реконструкции магистралей регулируемого движения.