Возможности моделирования двухуровневой развязки с помощью программы ртvvissiм Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 624.21.037

Д. Б. Чакветадзе, А. Н. Щербаков

ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВУХУРОВНЕВОЙ РАЗВЯЗКИ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ РТУУ15Б1М

Аннотация. Представлены схема и модель двухуровневой развязки с Т-образным пересечением на нижнем уровне, а также результаты моделирования транспортного движения при различных схемах организации.

Ключевые слова: транспортная развязка, путепровод, сравнительный анализ, моделирование.

Моделирование широко применяется для изучения и анализа сложных технических систем. Особенно важна роль этого метода исследования в случаях, когда реальные эксперименты нецелесообразны из-за экономических либо аналитических препятствий, а также из соображений безопасности. По этим же причинам необходимо произвести компьютерный анализ транспортных процессов прежде, чем менять организацию движения на участке улично-дорожной сети.

Программный комплекс РТУ^ББт предоставляет возможность имитации транспортного движения при различных схемах организации. Основные возможности программы:

- оценка влияния типа пересечения дорог на пропускную способность (нерегулируемый перекресток, регулируемый перекресток, круговое движение, ж/д переезд, развязка в разных уровнях);

- проектирование, тестирование и оценка влияния режима работы светофора на характер транспортного потока;

- оценка транспортной эффективности предложенных мероприятий;

- анализ управления дорожным движением на автострадах и городских улицах, контроль за направлениями движения как на отдельных полосах, так и на всей проезжей части дороги;

- анализ возможности предоставления приоритета общественному транспорту и мероприятия, направленные на приоритетный пропуск трамваев;

- анализ влияния управления движением на ситуацию в транспортной сети (регулирование притока транспорта, изменение расстояния между вынужденными остановками транспорта, проверка подъездов, организация одностороннего движения и полос для движения общественного транспорта);

- анализ пропускной способности больших транспортных сетей (например, сети автомагистралей или городской улично-дорожной сети) при динамическом перераспределении транспортных потоков (это необходимо, например, при планировании перехватывающих парковок);

- анализ мер по регулированию движения в железнодорожном транспорте и при организации стоянок ожидания (например, таможенных пунктов);

- детальная имитация движения каждого участника движения;

- моделирование остановок общественного транспорта и станций метрополитена с учетом их взаимного влияния;

- расчет аналитических показателей (более 50 различных оценок и аналитических коэффициентов), построение графика временной загрузки сети и т.п. [5].

Для проведения исследований необходимо иметь информацию об интенсивности движения по каждому направлению и о составе транспортных потоков. По выходным

данным можно сравнить светофорное регулирование и многоуровневую развязку, а также различные развязки между собой.

Транспортная развязка - комплекс дорожных сооружений (мостов, туннелей, дорог), предназначенный для минимизации пересечений транспортных потоков и, как следствие, для увеличения пропускной способности дорог [4]. Чаще всего под этим термином подразумеваются развязки именно в разных уровнях, что обеспечивается путем строительства мостов через водоемы и путепроводов над автомобильными дорогами.

Многоуровневые развязки бывают разных видов - в зависимости от количества самих уровней и способа организации левоповоротного движения.

Преимуществами многоуровневых развязок над светофорным регулированием являются:

- меньшее количество пересечений в одном уровне, что снижает число конфликтных точек и, следовательно, повышает безопасность движения;

- меньшее время задержек и количество остановок транспортных средств;

- лучшая пропускная способность и более высокая скорость движения.

К недостаткам же нельзя не отнести высокую стоимость и большую площадь конструкции, а из-за длины въездов и съездов имеют место перепробеги транспортных средств.

Одной из самых распространенных является развязка типа «клеверный лист», имеющая всего один путепровод. Левый поворот заменяется поворотом вправо на 270° (рис. 1).

Рис. 1. Развязка типа «клеверный лист»

На перекрестке улиц Ново-Тамбовская, Воронова, Вишневая (рис. 2) организовано светофорное регулирование. В часы пик нередки заторные ситуации, особенно по ул. Ново-Тамбовская. Кроме того, по этой причине затруднены выезды с второстепенных дорог и прилегающих территорий. В связи с этим возникает необходимость в разработке, анализе и применении принципиально новой схемы организации дорожного движения, которая бы повысила пропускную способность и среднюю скорость движения автомобилей, а также снизила время задержек и количество остановок транспортных средств на данном участке улично-дорожной сети.

Рис. 2. Общий вид перекрестка

С этой целью предлагается двухуровневая развязка с Т-образным перекрестком на нижнем уровне, которая с учетом прилегающей свободной территории может быть осуществлена на данном пересечении (рис. 3).

Рис. 3. Схема развязки с Т-образным пересечением на нижнем уровне

На путепроводе располагается участок Ново-Тамбовская - Воронова. На нижнем уровне - Т-образный перекресток.

На новой схеме могут применяться следующие технические средства организации движения:

- дорожные знаки [1]:

- 2.4 «Уступите дорогу»;

- 4.1.2 «Движение направо»;

- 5-!5-3 «Начало полосы»;

- 5-!5-5 «Конец полосы»;

- 6.9.1 «Предварительный указатель направлений»;

- горизонтальная разметка [2]:

- 1.1 «Сплошная линия» - разделяет транспортные потоки противоположных направлений;

- 1.3 «Двойная сплошная линия» - разделяет транспортные потоки противоположных направлений на дорогах с четырьмя полосами для движения в обоих направлениях;

- 1.5 - прерывистая линия, у которой длина штрихов в три раза короче промежутков между ними; разделяет транспортные потоки противоположных направлений на дорогах, имеющих две или три полосы; обозначает границы полос движения при наличии двух и более полос, предназначенных для движения в одном направлении;

- 1.6 «Линия приближения» - прерывистая линия, у которой длина штрихов в три раза превышает промежутки между ними; предупреждает о приближении к разметке 1.1, которая разделяет транспортные потоки противоположных направлений;

- 1.8 «Широкая прерывистая линия» - обозначает границу между полосой разгона или торможения и основной полосой проезжей части;

- 1.16.1 - обозначает островок, разделяющий транспортные потоки противоположных направлений;

- 1.16.2 - обозначает островок, разделяющий транспортные потоки одного направления.

Кроме того, на путепроводе, а также въездах и съездах должны быть установлены дорожные ограждения первой группы по СНиП 2.05.02-85 [3].

По сравнению с развязкой типа «клеверный лист» преимущества заключаются в меньшей площади занимаемой территории и протяженности въездов и съездов, что очень важно в городских условиях. Следовательно, строительство обойдется дешевле, а также окажутся меньшими перепробеги автомобилей. Недостатки - сложности в выполнении разворота по некоторым направлениям, а также возможные неудобства для восприятия водителями из-за довольно сложной организации движения, что может быть решено путем установки знаков 6.9.1 «Предварительный указатель направлений».

С помощью программы У1б81ш проведен анализ некоторых характеристик движения на перекрестке при различной организации движения. На гистограмме (рис. 4) указана средняя скорость (км/ч) движения транспортных средств через перекресток.

О 10 20 30 40 50 60

Рис. 4. Анализ скорости

Видно, что при использовании светофора она существенно ниже. Также можно заметить, что на предлагаемой развязке скорость немного выше, чем на «клеверном листе» -небольшое дополнительное преимущество.

Очень важным фактором является среднее время задержки транспортных средств. На данной гистограмме (рис. 5) - среднее время задержек в секундах.

Развязка

КлевЛист

Светофор

Время задержки

ОД 86

-

0,395

-

26,851

10

15

20

25

ЗС

Рис. 5. Анализ времени задержки

При светофорном регулировании это время наибольшее из-за необходимости остановок на запрещающий сигнал светофора, а также в случаях предоставления права первоочередного движения транспортным средствам, имеющим преимущество. Развязки же позволяют водителям двигаться практически без остановки.

Следствием из вышесказанного является существенный недостаток светофорных объектов - возникновение заторов. При высокой интенсивности это доставляет большие неудобства участникам движения, в том числе водителям и пассажирам маршрутного транспорта. И снова применение развязок позволяет решить эту задачу. На гистограмме (рис. 6) показано среднее время заторов (в секундах), возникающих при различных схемах организации движения.

Время затора

Развязка

КленЛист

Светофор

0,028

-

0,081

-

23,573

5 10 15 20 25

Рис. 6. Анализ времени затора

Известно, что оптимальный режим движения обеспечивает езда с плавным ускорением и плавным замедлением. Но такой стиль вождения не всегда удается соблюдать при движении в плотном трафике по участкам со светофорным регулированием. Водителям

приходится чаще трогаться с места и останавливаться, что отрицательно влияет на ресурс элементов сцепления и тормозной системы автомобиля. Использование путепровода позволяет избегать пересечений главных направлений и обеспечивает равномерную скорость движения. На гистограмме (рис. 7) представлены средние значения ускорений (м/с2) транспортных средств, проезжающих через исследуемый перекресток.

Ускорение

-0,05 О 0,05 ОД 0,15 0,2

Рис. 7. Анализ ускорений

Следует пояснить, что, чем ближе по модулю к нулю среднее значение ускорений, тем реже водитель меняет скорость движения. Это положительно сказывается не только на сроке службы деталей, но и на расходе топлива.

Таким образом, применение двухуровневой развязки с Т-образным пересечением на нижнем уровне обеспечит большую пропускную способность и среднюю скорость движения, а также значительно уменьшит время задержек и число остановок транспортных средств. Кроме того, такая схема движения сэкономит денежные и территориальные ресурсы в большей мере, нежели развязка типа «клеверный лист», благодаря наличию пересечения на нижнем уровне, не вызывая при этом значительных задержек, так как пересекаться будут именно второстепенные направления.

Использование широких возможностей компьютерного моделирования позволяет провести необходимые исследования без вмешательства в процесс дорожного движения.

Библиографический список

1. ГОСТ Р 52290-2004. Технические средства организации дорожного движения. Знаки дорожные. Общие технические требования (с Изменениями № 1, 2). - М., 2004.

2. ГОСТ Р 51256-2011. Технические средства организации дорожного движения. Разметка дорожная. Классификация. Технические требования (с Изменением № 1). - М., 2011.

3. СНиП 2.05.02-85 . Автомобильные дороги (с Изменениями № 2-5). - М., 1985.

4. Автомобильные дороги ДБН. В.2.3-4-2007. - М., 2007.

5. Транспортное планирование. - URL: http://ptv-vision.ru

Чакветадзе Джордж Бакарович, студент, Пензенский государственный университет. E-mail: lomov101195@yandex.ru

Щербаков Андрей Николаевич, старший преподаватель, кафедра «Транспортные машины», Пензенский государственный университет. E-mail: andre-shherbakov@yandex.ru

УДК 624.21.037 Чакветадзе, Д. Б.

Возможности моделирования двухуровневой развязки с помощью программы PTVVISSIM /

Д. Б. Чакветадзе, А. Н. Щербаков // Вестник Пензенского государственного университета. - 2017. - № 3 (17). -С. 101-107.