Живоглядов В.Г. Теория движения транспортных и пешеходных потоков

Подождите немного. Документ загружается.

до h=1. ТП с направлением j+2=3 убывают в направлениях j=2,1,4 c маневра-

ми i=2, 4, 3. Транспортные потоки с j=1, 2, 4 – направлений с маневрами i=4,

3, 2 пополняют ТП направления j+2=3.































































 







 



























































HNNHkj

HNNHjk

kij

HNNHkj

kij

nhjk

kij

nhkj

kij

nhjk

nhkj

kij

jkhn

kij

khnj

kij

khnj

kij

ЗВ

))((3))((3

4,3,22,1,3

))(())((

14,3,22,1,3

))((3))((3

)1)(1()1)(1(

14,3,21,2,3

)1)(1(3)1)(1(3

14,3,22,2,31

)1)(1()1)(1(3

4,3,2

2,3,1

11,2,32,3,1













(9.30)

Модели динамических характеристик ТП r на автомобильных дорогах

региона с четными направлениями движения j+1, j+3 (с востока на запад, с

запада на восток ) представлены также в виде систем уравнений (см. уравне-

ния (9.30) и (9.31)) [172]:

Данная модель – уравнение (9.30) ориентирована на дороги региона,

трассированные с востока на запад (j+3) [170]. Во встречном направлении

(j+1) модель динамических характеристик ТП по автодорогам региона имеет

аналогичный вид (см. уравнение (9.31)) [170]:

811















































































































































































)1(

)1()(1((1

)1(

)1()(1((1

14,2,34,3,1

)1()(1((

)1(

)1()(1((

14,3,24,3,1

)1()(1((

)1(

)1()(1((

)1)(1(

)1)(1(1

14,2,34,3,1

)1)(1(

14,2,34,3,1

)1)(1(

))((1

14,2,34,3,1

))(())((

14,3,24,3,1

))((3))((

MMMHkj

kij

MMMHkj

kij

MMMHkj

kij

MHkj

kij

MHkj

kij

MHkj

kij

HMMHkj

kij

HMMHkj

kij

HMMHkj

kij

ВЗ











(9.31)

где j – 1,2,3,4 – направления движения (j+1=2 – направления с запада на вос-

ток); i – 1,2,3,4 – маневры; k = 1,2,….,K – номер полосы; h = 1,2,….,H – номер

на перекрестке; m = 1,2,….,M – номер автодороги; λ- интенсивность движе-

ния, ТЕ/ч, ТЕ/с; τ- временной интервал между передними бамперами транс-

портных средств при проезде стоп – линии после остановки перед перекрест-

ком, с/ТЕ. Данная модель ориентирована на дороги региона, трассированные

с запада на восток.

Следует отметить, уравнения (9.30) и (9.31) приемлемы для определе-

ния размеров и выбора конструктивных мер управления транспортными по-

токами в аспекте оптимальности как в регионе, так и для сети городских до-

рог (улиц), с той лишь разницей, что последних потенциалы скоростей

(мгновенных и сообщения), и пропускной способности проезжих частей бу-

дут значительно ниже региональных. Задержки во внегородском сообщении

будут значительно меньше, чем в городских условиях. Необходимо, также

подчеркнуть что сумма величин q и r в максимуме близка к единице

[70,71,248], 1





rq , rq





1 , qr





1 , и что сумма q+r есть гармоническая ве-

личина. В грубом представлении







, это означает, что в каждой секунде

содержится динамическая доля ТП. Таким образом, в тридцати секундах со-

держится ТП (30*0,5=15с) равно 15 с во временном представлении. Если раз-

делить на временной интервал равный двум с/ТЕ, т.е. с/Т получим 15 с:2

812

с/ТЕ=7,5 ТЕ, т.е временная длина ТП в 15 с содержит 7,5 транспортных

средств пересекающих стоп-линию.

Любая система регионального управления (РУ), состоит из СУ, МУ,

поиска комплекса исходной информации (характеристик параметров ТПП,

дорожных условий, автосервиса, потенциалов дорожно-эксплуатационных

служб; потенциалов дорожных сетей и их резервов в адресном аспекте, дуб-

лирующих сетей на стратегических направлениях; наличия и состояния рабо-

ты технических средств организации и управления дорожным движением;

размеров очередей, а также информации о предзаторовых состояниях, о со-

вершившихся ДТП, о дислокации и потенциалах дежурных частей и ДПС,

служб ГАИ и эвакуаторов, медицинских пунктов и т.д.), обработки и ее хра-

нения, а также расчетной информаци для производства (выработки) и пере-

дачи управляющих воздействий, обеспечивающих бесперебойное с положи-

тельным исходом функционирование процессов пропуска ТПП, технических

средств организации и управления и в целом дорожного движения. Пример-

ная схема РУ(укрупненном варианте на принципах замкнутой системы)

представлена на рисунке 9.7.

Группирование собираемой исходной информации, в частности пара-

метров транспортных и пешеходных потоков (ТПП): об интенсивности дви-

жения ТС, плотность ТП, временных и пространственных интервалах, интен-

сивности пешеходного движения, временных интервалах пешеходного дви-

жения (ПП); очередей: о размерах очередей, времени их рассасывания, за-

держка полной очереди, предзаторовых и заторовых состояниях и т.д. и т.п.

построено на системных принципах с функцией цели-выработки комплексов

управляющих воздействий в реальном режиме времени.

813

Рис. 9.7. Примерная схема РУ ( укрупненный вариант, построенный

на системных принципах) [170-172]

Сбор исходной информации о дорожном движении (первичной, вто-

ричной и т.п.) осуществляется посредством множества комплексов детекто-

ров транспорта, датчиков, устройств работающих на емкостных, ультрафио-

летовых, ультразвуковых, индуктивных и радиолокационных носителях с

Банкоматы

814

достаточной резервной связью установленной на дорожной сети, согласно

разработанным схемам их размещения.

На рис. 9.7 примерная схема представлена в виде блоков функций, со-

ставляющих РУ также в системном аспекте. Каждый блок функций обслужи-

вает дорожную, транспортную, правоохранительную, сервисную и прочие

инфраструктуры в адресном аспекте.

Замкнутость многофакторной системы РУ заключается в наличии пря-

мой и обратной связи с объектами и предметами управления и способности

сохранять состояние системы адекватное состоянию объектов управления, а

также принятым управляющим воздействиям на них в оптимальном аспекте.

Сбор исходной информации осуществляется по принципам прямой иерархии,

передачи управляющих воздействий – обратной иерархии (см. рис. 9.8).

Данная система (см. рис. 9.8) иллюстрирует функционирование под-

систем в многоконтурном и трехуровневом построении с их адресностью в

технологическом аспекте [170-172]. Схемы функционирования подсистемы

«населенный пункт» и магистрали показаны на рис 9.9.

Многофакторное дорожное движение, имеющее многопараметрическое

описание (интенсивность, плотность и скорость движения, временные и про-

странственные интервалы между передними бамперами ТС в потоке, разме-

ры образовавшихся очередей, временная их длина при проезде перекрестков,

а также, задержки у стоп-линии перекрестков и т.п.) по нашему мнению не

может нормально функционировать без адекватной многофакторной (много-

параметрической) обратной связи в достоверных значениях ее параметров.

815

Рис. 9.9 Схема замкнутого функционирования подсистемы

«Населенный пункт №1» и «Магистрали дороги» городских и районных сообщений в тех-

нологическом аспекте

Поэтому управление движением ТП на дорожных сетях краев, облас-

тей, регионов должно осуществляться с обратной связью не только о харак-

теристиках параметров ТПП, но и о использовании потенциалов дорожной,

Рис. 9.8 Контуры подсистем регионального управления

Потенциалы ДЭ и ДСУ, ДПС,

ГАИ, МЧС, сервиса, правоох-

ранительных органов

816

сервисной и прочих инфраструктур в оперативном режиме времени в реаль-

ных осредненных значениях.

На рис. 9.6, 9.7, 9.8, 9.8 показаны схемы двух навстречу движущихся

информационных потоков о транспортных, дорожных и прочих инфраструк-

турах с прямой и обратной связью. По прямой – направлены потоки управ-

ляющих и корректирующих воздействий, обратной – исходной и прослежи-

вающей (контролирующей) информации. Каждое управляющее, корректиро-

вочное воздействие прослеживается и устанавливается размер эффективно-

сти ее реализации через исходную информацию не менее как через 40-60 с. в

реальном режиме времени (см. рис. 9.10). Такой сдвиг во времени рассчитан

на адаптацию воздействия в процессе его реализации.

Рис. 9.10 Схема оценки управляющих воздействий корректировок

на эффективность их реализации

Реализация выработанного управляющего воздействия состоит из пе-

редачи водителям этого «предписания», «рекомендации», «указания» опти-

мальных маршрутов к пунктам тяготения – разрешенных (допустимых) ско-

ростей движения по полосам проезжей части дороги. Такие продольные воз-

действия способствуют оптимизации пропуска потоков на фиксированных

направлениях.

Также можно воздействовать на поочередный пропуск ТП через пере-

кресток посредством светофорного регулирования в продольном и попереч-

ном направлениях.

817

На наш взгляд региональное управление занимается не предметным

управлением на перекрестках улиц или дорог, или площадках для стоянки

ТС, а управлением дорожно-транспортной инфраструктурой на больших

массивах (магистральные и сетевые управления населенными пунктами и их

группами). Связь магистрального и сетевого управлений является прерогати-

вой РУ. Центр РУ может в исключительных случаях брать на себя функции

МУ или СУ, одной или нескольких магистралей или населенных пунктов со-

ответственно.

Основной функцией центра управления является оценка и переработка

собранной или принятой исходной информации в управляющие воздействия,

в управляющие не только транспортными и пешеходными потоками, но и

дорожной, сервисной, правоохранительной и прочей инфраструктурами на

малых и больших массивах объекта управления. Последний в обязательном

порядке должен быть не только электрифицирован, радиофицирован, но и

компьютеризирован в адресном аспекте. На стратегических направлениях и

участках объекта управления должно присутствовать теленаблюдение в ас-

пекте диспетчерского управления. Комплексы технических средств, объеди-

ненные в одну сложную региональную подсистему должны обеспечивать с

помощью управляющих команд реализацию автоматического, автоматизиро-

ванного, диспетчерского управления малыми и большими массивами объекта

управления в адресном аспекте. При этом имеем ввиду, что управление до-

рожным движением рассматривается как подсистема дорожно-транспортного

комплекса с его сервисной, правоохранительной и прочей инфраструктурами

функционируемого как система в целом. Управление движением осуществ-

ляется комплексно как на уровне объекта РУ, ряда сетей функционируемых

дорог, отдельно взятой сети дорог, или дороги, или отдельного его простран-

ства и наконец транспортного узла, развязки. Здесь каждому уровню управ-

ления ставятся соответствующие предметные задачи с комплексом разрабо-

танных алгоритмов их решениями в аспекте способов управления. В общем,

818

дается математическое описание поставленной задачи с алгоритмом ее реше-

ния.

9.6. Принципы постановки задач управления объектом

Каждая сеть дорог имеет изменяющиеся объемы грузовых и пассажир-

ских перевозок, как по времени, так и по маршрутам движения. Метеороло-

гические условия также имеют свою динамику, как по времени, так и в про-

странстве. Соответственно этим особенностям распределяются и ресурсы со-

держания и ремонта сетей дорог. Как правило, на принципах «Теории про-

пуска ТПП» осуществляется наиболее целесообразное распределение ТП на

сети дорог с учетом обеспечения БДД соответственно времени года постро-

енных на вероятностных оценках, стратегии, а также управления и функции

цели.

Адекватно ставится и решается задача управления движением на от-

дельной дороге, ее участке, перекрестке, разница заключается в масштабе

объекта управления.

При разработке комплекса задач формируется стратегия и тактика по

всему комплексу вопросов управления. Поэтому, дорожное движение при

постановке задач нельзя рассматривать только как взаимодействие ее участ-

ников в транспортном потоке. Его следует рассматривать, по нашему мне-

нию, как итог функционирования дорожно-транспортного комплекса с его

сервисной, правоохранительной и прочей инфраструктурой образованного в

совокупность взаимосвязанных и зависимых подсистем динамической сис-

темы объекта РУ.

9.7 Принципы решения задач системы регионального управления

Одной из основных и в тоже время сложных задач является поиск и оп-

тимизация процессов организации и управления дорожным движением.

Сложность предмета организации и управления, в частности водителя с ав-

томобилем заключается в том, что он не зависим от системы организации

управления и что он самоорганизуется и самоуправляется в контурах задан-

ной независимо от системы РУ функции цели. Выбор водителем входа и вы-

819

хода из системы РУ, включая подсистемы, как в пространстве, так и во вре-

мени носят случайный характер. Работа дорожных сетей в условиях полной

неопределенности в части интенсивности и плотности движения, места и

времени входа в магистральное, сетевое и наконец, РУ, а также выбора ре-

жимов движения дает сбои в виде сверхнормативных задержек у стоп-линий

второстепенных направлений, не редко заканчивающихся заторами в движе-

нии, ДТП-жертвами и материальным ущербом, дестабилизирующим функ-

ционирование системы в целом. Оторванность дорожной инфраструктуры от

дорожного движения исключает ее как подсистемы из системы РУ. Также

отрицательно сказывается на функционировании системы РУ оторванность

сервисных, правоохранительных и прочих инфраструктур.

Сосредоточение перечисленных инфраструктур, являющихся подсис-

темами в системе РУ не только взаимно увязанных, но и взаимодействующих

в контурах концептуальной иерархии, отвечающей функции цели, позволит

обеспечить эффективность управления на массивах региона.

Управление ТП как подсистемы, построенной и отвечающей концеп-

ции РУ способна нормально функционировать как на жестких или адаптив-

ных (гибких) принципах, так и в условиях приоритета. Приоритетное движе-

ние, существующее в настоящее время не всегда достигает поставленной со-

ответствующими структурами цели – обеспечить бесперебойное и безопас-

ное движение. Здесь проблемой является человеческий фактор и культура

движения как следствие уровня профессионализма и законоисполнительно-

сти участников движения и их обслуживающего персонала (по этой причине

мировое сообщество теряет ежегодно около миллиона своих сограждан). По

нашему мнению принцип приоритетности можно применять в условиях не-

значительной интенсивности движения – до 360 ТЕ/ч, т.е. когда временной

интервал между передними бамперами не менее 10 секунд.

В настоящее время даже не в пригородных зонах в ненапряженные пе-

риоды эти размеры значительно превышены. Чередование СО и нерегули-

руемых перекрестков с приоритетом несколько улучшит в аспекте функции

820