Моделирование транспортных пересечений городских улиц с адаптивным регулированием дорожного движения

Abstract

The introduction of automated traffic control systems on the road network will improve the efficiency of its work. This will lead to an increase in throughput and improve the uniformity of traffic parameters. The number of stops, braking, wear of the undercarriage of cars, consumption of engine oil, fuel will decrease, and the environmental burden on the environment will be reduced. Modeling transport intersections is one of the fundamental methods for studying the functioning of the road network. This method is used in all types of work related to the improvement, modification, reconstruction, and expansion of the road network. Modern techniques for modeling traffic intersections allow recreating the movement of all road users through them, and predicting the results for many years to come, considering changes in both external factors (number of users for crossing) and internal (crossing configuration). To evaluate the efficiency of the intersection, the initial data are taken from field observations. These include a random value of the traffic flow; pedestrian flows; traffic light cycle length; proximity to other intersections; the length of the transport queue when a permissive traffic light signal is given. The analysis of the obtained data makes it possible to assess the current situation on the road network and does not allow to make a forecast for the future when the parameters of the transport intersection change. This is where intersection modeling comes in handy. The intersection model allows predicting the operation of a traffic intersection, considering changes in both the entire road network and particular changes in the traffic intersection itself. The article proposes a transport intersection model based on experimental data obtained during a full-scale experiment, as well as taking into account the uneven throughput. In relation to a traffic intersection, the capacity unevenness index affects the overall capacity of the intersection, traffic safety through the intersection, the magnitude of traffic delays, the magnitude of traffic losses, and the number of maneuvers in the stream. In addition, the introduction of the non-uniformity parameter will make it possible to predict the magnitude of transport delays and queues more accurately. The proposed model can be used to create a set of measures to improve the road network of large and major cities, a decision to rebuild a transport intersection, or build an interchange in its place.

Внедрение систем автоматизированного регулирования дорожного движения на улично-дорожной сети позволит повысить эффективность ее работы. Это приведет к увеличению пропускной способности и улучшению равномерности параметров дорожного движения. Уменьшится количество остановок, торможений, износ ходовой части автомобилей, расход моторного масла и топлива, снизится экологическая нагрузка на окружающую среду. Моделирование работы транспортных пересечений является одной из актуальных задач при исследовании функционирования городской улично-дорожной сети. Метод моделирования используется как для последующей оптимизации дорожного движения, так и при обосновании работ, связанных с совершенствованием, реконструкцией и увеличением пропускной способности пересечений улиц. Современные методики и программы транспортного моделирования позволяют смоделировать дорожное движение через участки улично-дорожной сети и спрогнозировать результаты моделирования на требуемый период времени (несколько лет). Это необходимо для технико-экономического обоснования мероприятий по оптимизации дорожного движения с индивидуальным гибким подходом к каждому транспортному узлу вместо использования общих рекомендаций нормативных документов, во многих случаях не учитывающих индивидуальный характер работы каждого элемента улично-дорожной сети. В статье предлагается модель работы транспортного пересечения, в том числе с адаптивным управлением, опирающаяся на результаты экспериментальных исследований и учитывающая неравномерность пропускной способности по каждому светофорному циклу. Применительно к транспортному пересечению на показатель неравномерности пропускной способности влияют способы пропуска пешеходов (в отдельной фазе или нет) и возможности совершения поворотных маневров автомобилями. Всё вышеизложенное также влияет на общую величину пропускной способности пересечения, безопасность движения, длину очереди и величину задержек транспортных средств на пересечении. Введение параметра неравномерности пропускной способности позволит точнее прогнозировать величину транспортных задержек и очередей. Предложенная модель может быть использована для задач организации и управления дорожным движением и при обосновании мероприятий по совершенствованию улично-дорожной сети крупных и крупнейших городов, принятии решения по переустройству транспортного пересечения или строительству развязки в разных уровнях.