ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. Костюкевич Татьяна Сергеевна

Костюкевич Татьяна Сергеевна

УПРАВЛЕНИЕ ДОСТУПОМ НА ДОРОГАХ ВЫСШИХ КАТЕГОРИЙ

Магистерская программа:
«Логистический менеджмент и безопасность движения»

Направление подготовки: 23.04.01 «Технология транспортных процессов»

Автореферат

диссертации на соискание академической степени

магистра

Научный руководитель ________________ Р.Ю. Лагерев

Иркутск – 2016

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждение высшего образования «Иркутский Национальный Исследовательский Технический Университет» на кафедре менеджмента и логистики на транспорте

Научный руководитель	Доцент кафедры менеджмента и логистики на транспорте Лагерев Роман Юрьевич
Рецензент	Малетина Татьяна Алексеевна

Защита диссертации состоится «22» декабря 2016 г. на заседании Государственной экзаменационной комиссии при кафедре менеджмента и логистики на транспорте Иркутского Национального Исследовательского Технического Университета по адресу: 664074 г. г. Иркутск, ул. Лермонтова, д. 83

Секретарь ГЭК Кородюк В.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Перегруженность автомобильных дорог, а особенно дорог высших категорий, во всем мире стала одной из самых насущных проблем. Время - деньги, миллиарды долларов убытков вызванных задержками и неопределенностью времени поездки наблюдаются во всех странах. Проблемы на дорогах не только экономически невыгодны, но еще и несут большие экологические проблемы.

В нормативной документации по проектированию скоростных дорог высших категорий закладывается основной принцип их функционирования: обеспечение обособленного и безопасного движения транспортного потока – все это можно обеспечить лишь, выполняя требования современных руководств по управлению доступом к скоростным дорогам. Ограничение въезда рассматривается как наиболее эффективный инструмент обеспечения высоких скоростей движения на дорогах высших категорий, требуемой безопасности взаимодействия потоков в зоне их слияния.

Основным документом, определяющим подходы к управлению транспортными потоками на магистральных улицах и дорогах, принято считать американское руководство HCM 2010, в котором подробно изложена процедура оценки эффективности скоростных дорог, обозначены условия образования транспортных заторов и методы снижения их вероятности.

Целью магистерской диссертации является разработка методологии регулирования въезда на магистральные улицы и дороги с целью предупреждения образования на них транспортных заторов.

Объектом исследования является процесс регулирования (дозирования) транспортных потоков на примыкающих дорожных рампах, посредством технических средств регулирования дорожная движения, принимая во внимание опыт зарубежных стран.

Задачи исследования:

· Анализ и перспективы внедрения ИТС в дорожном хозяйстве РФ;

· Отечественный и зарубежный опыт управления транспортными потоками на скоростных автомагистралях;

· Разработка методики управления транспортом с целью минимизации транспортных заторов на дорогах высших категорий;

· Проведение численного эксперимента;

· Разработка рекомендаций по использованию (включая, экономический анализ).

Научная новизна:

· Выполнен анализ современного уровня развития теории и практики в области управления на дорогах высших категорий, включая зарубежный и отечественный опыт;

· Разработана методика, проведен численный эксперимент, с целью выявления количества транспортного потока (в ед. времени) на прилегающих рампах, необходимого для беспрепятственной работы магистрали;

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 20 источников, и приложений. Работа изложена на 85 страницах машинописного текста, содержит 6 таблиц и 41 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введенииизлагается цель работы, ее актуальность, указаны цель магистерской диссертации и объект исследования

В первой главе приводится писание состояния и перспектив развития управлением транспортными потоками на дорогах высших категорий, а так же представлена классификация автомобильных дорог в РФ и в зарубежных странах, подходы к регулированию транспортного спроса на магистральных сетях, а так же рассмотрен пример регулирования въезда на автомагистрали с применением экономического воздействия.

Градостроительные нормы СССР, начиная с 1960-хгг. (последовательно СНиПII-К.2-62“Планировка и застройка населенных мест”, СНиПII-60-75“Планировка и застройка городов, поселков и сельских населенных пунктов” и СНиПII-60-75**), содержали давно устоявшуюся классификацию городских улиц и дорог.

Объективными факторами, объясняющим такое деление на категории, явились существовавший достаточно низкий и расчетный перспективный уровни автомобилизации населения, а так же преобладание общественного транспорта в городских пассажирских перевозках.

Основу российской классификации составляют планировочные и функциональные признаки улиц и дорог (рис. 1.1)

Рисунок 1.1 - Дифференциация улиц и дорог,

применяемая в Российской Федерации

Действующий, на сегодняшний день, СНиП 2.07.01 –89 и “Рекомендации по проектированию улиц и дорог”, разработанные ЦНИИП Градостроительства в 1994 г., содержат классификацию, которая приведена в табл. 1.1. На этом этапе развития классификации дороги грузового движения трансформировались в дороги регулируемого движения. Прошедшие года с момента создания СНиПа 2.07.01 –89 показывают, что это изменение оказалось оправданным. С 1991–1992 гг. в результате социальных и экономических процессов интенсивность грузового движения в городах почти не увеличивалась, а доля грузового транспорта в составе потоков заметно сократилась вследствие стремительно растущей интенсивности движения легковых автомобилей. Структура транспортных потоков в российских городах сближается (и будет сближаться в дальнейшем) с составом движения в европейских и североамериканских городах. Таким образом, в будущем в нормах проектирования придется рассматривать однородный транспортный поток, а дифференциация улиц и дорог будет проводиться с использованием других характеристик.

Таблица 1.1 Классификация городских улиц и дорог СНИП «Градостроительство планировка…»

Категории улиц и дорог	Расчетная скорость, км/ч	Скорость движения транспортного потока, км/ч
Магистральные дороги: коростного движения регулируемого движения	120/180 80/60	90/60
Магистральные улицы общегородского значения: непрерывного движения регулируемого движения	100/75 80/60	75/55 60/45
Магистральные улицы районного значения: транспортно-пешеходные пешеходно-транспортные	70/50 50/35	50/35 35/25
Боковые проезды	60/40	40/25
Местные проезды	40/30	25/20
Улицы и дороги местного значения: улицы в жилой застройке улицы и дороги в промышленно- складских районах парковые дороги	40/30     50/35 50/40	30/20     35/25 35/25
Проезды : основные второстепенные	40/30 30/20	35/25 15/10

В этом контексте СНиП 2.07.01-89 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений» разделом 6 «Сеть улиц и дорог» четко классифицирует улично-дорожную сеть по функциональному назначению. Согласно этим правилам проектирования, магистральная сеть городов должна формироваться непрерывной системой магистральных улиц и дорог, предназначенных для движения преимущественно городского общественного пассажирского, легкового транспорта и лишь частично грузового (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 - Функциональная классификация магистральных улиц и дорог, применяемая в РФ

На сайте Министерства транспорта Российской Федерации так же предоставлены несколько классификаций автомобильных дорог, в зависимости от различных параметров и назначений.

Постановлением Правительства Российской Федерации от 28 сентября 2009 года N 767 утверждены Правила классификации автомобильных дорог в Российской Федерации и их отнесения к категориям автомобильных дорог.

Автомобильные дороги по условиям движения и доступа к ним разделяются на следующие классы:

а)автомагистраль;
б)скоростная автомобильная дорога;

в) обычная автомобильная дорога (нескоростная автомобильная дорога).

В США разработка классификаций городских улиц и дорог в зависимости от особенностей законодательства и административного устройства штата является компетенцией либо Департамента транспорта (DOT), либо соответствующих служб графств и муниципальных органов городов штата. При формировании таких классификаций основой для выбора конкретных технических норм в США служит так называемая "Зеленая книга" ("Green book"). Полное название этого документа - "A Policy on иGeometric Design of Highways and Streets" (буквально "Политика проектирования геометрии дорог и улиц”). Рекомендации по методике и процедура разработки были предложены в специальном документе Федеральной дорожной администрации, созданном в 1989 г., копия текста которого приводится на веб-сайте Департамента транспорта Аризоны.

В городские классификации обеих стран в качестве обязательных входят три категории улиц, получающие классификационные описания, близкие к приведенным ниже:

Магистральные улицы (Arterial streets). Обслуживают входящие в город и выходящие из него потоки транспорта, обеспечивают транзитное движение через центральные территории города, связывают важнейшие центры города.

Собирающие улицы (Collector streets). Обеспечивают доступ к жилым, коммерческим и промышленным территориям и движение в пределах этих территорий. Распределяют движение от магистральных улиц через территории к конечным пунктам поездок, собирают движение с местных улиц и передают его на магистральные улицы.

Местные улицы (Local streets). Основная функция – обеспечение непосредственного доступа к земельным участкам и осуществление связи с собирающими и магистральными улицами.

В целом, североамеринская классификация и стандарты подчинены решению важнейшей задачи – получению такого распределения потоков при котором движение на большие расстояния обслуживается дорогами высших категорий, а местная сеть лишь обеспечивает обслуживание прилегающих территорий (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Дифференциация типов улиц и дорог в США

В последние тридцать лет широко используется термины: Access control (контроль доступа) или Access management (управление доступом). Доступ (Access) подразумевает разрешение въездов выездов на магистральные улицы с примыкающих к ним земельных и местных улиц и проездов. Цель управления доступом состоит в обеспечении доступности магистральных дорог, стимулировании развития территорий, повышения безопасности движения и одновременно эффективности транспортной системы.

Регламентация доступа к проезжей части включает правила размещения развязок и пересечений, примыканий местных проездов, контроль геометрических параметров и размеров элементов улично-дорожной сети, включая геометрию и положение разделительных полос , а так же разрывов на них. Например, одним из важнейших критериев управления доступом является снижение числа мест доступа к скоростным магистральным дорогам для исключения помех основному движению.

Необходимо обратить внимание, что управление доступом основывается на строгой иерархии улиц и дорог.

Методы управления доступом являются составной частью транспортного планирования, проектирования дорог, регулирования дорожного движения и направлены в первую очередь на:

ограничение числа конфликтов транспортных потоков;

изолирование основных конфликтных зон;

снижение помех, создаваемых основному потоку при въезде и выезде с прилегающих улиц и местных проездов;

обеспечение достаточного расстояния между близлежащими перекрестками;

сохранение скоростей движения на магистральных и собирающих улицах.

Главная задача управления доступом заключается в снижении негативного влияния неконтролируемого доступа транспортных средств к улицам и дорогам. Это позволяет значительно снизить количество дорожно-транспортных происшествий, несчастных случаев и величину материального ущерба.

По данным, приводимым в руководстве штата Айова (Iowa Access Management Handbook), введение контроля доступа дает снижение аварийности от 10% до 65%. Изучение методом «до и после» эффекта введения контроля доступа на ряде транспортных коридоров в штате Айова дало следующие показатели:

относительный уровень аварийности - количество ДТП/млн. авт. миль пробега снизился на 40%;

количество ДТП с ранениями снизилось на 25%

в транспортных коридорах с введенным контролем доступа не было зафиксировано ни одно ДТП с смертельным исходом

Множество способов было опробовано для снижения транспортных заторов. Это и массивные дорожные строительства, программы по городскому общественному транспорту (рис. 1.7), совместное использование автомобилей и т.д. Несомненно, эти программы дали свои результаты, но, к сожалению, проблема транспортных заторов все так же остается до конца нерешенной. Таким образом, был предложен еще один вариант решения проблемы – взимание платы за проезд.

Такие программы имеют достаточное время существование, но в первую очередь, они были реализованы для получения доходов. На сегодняшний же день, все чаще, платные дороги используются для уменьшения транспортных заторов и для регулирования (ограничения) доступа.

Во всем мире уже 72% крупных европейских городов уже используют эту программу, либо находятся в разработке схемы использования.

Плата в таких городах устанавливается за въезд в центр города, парковку, проезд по туннелям, выделенным полосам, автобанам, плата за проезд в часы пик и, конечно же, проезд по магистрали. Размер оплаты часто варьируется в зависимости от времени пользования платными ресурсами (увеличивается в часы пик), отдаленностью от центра города. Эта мера очень действенная, она позволяет в целом снизить транспортную нагрузку на 20 %.

Платная дорога, не подразумевает «запрет», а означает «ограниченный доступ». Это говорит, прежде всего, о том, что использование личного транспорта становится неудобным, и водители ищут альтернативные пути (общественный транспорт, использование объездного пути).

Рисунок 1.5 – Регулирование въезда тарифной системой

Во второй главеВнимание уделяется управлению доступом на дорогах высших категорий, рассматриваются основные характеристики исследуемого объекта, проблемы управления транспортными потоками и методы их решения, а так же методы регулирования въезда и егулирование въезда на автомагистраль.

Управление доступом к дорогам высших категорий – важнейшая задача внедрения интеллектуальных транспортных систем на российских дорогах, обеспечивающих скоростное и высокоскоростное обслуживание транспортных потоков.

Одной из самых крупных и напряженных магистральных дорог является Московская кольцевая автомобильная дорога (далее МКАД). Именно на примере МКАД, предлагается рассмотреть пример реализации регулирования въездом на автомагистраль, поскольку это одна из немногих дорог, где требуется применение новых методов управления транспортным спросом, что и принимается в качестве объекта исследования в данной магистерской диссертации.

Московская кольцевая автомобильная дорога (МКАД) — автомобильная трасса в Москве, кольцевая автомобильная дорога, с начала 1960-х годов совпадавшая с административной границей города.

С 1980-х годов в состав Москвы стали включать районы за пределами МКАД, и в настоящее время административная граница города проходит по кольцевой дороге лишь частично.

Ширина — 10 полос, по 5 в каждом направлении (4 основных полосы движения шириной по 3,75 м и 5-я непрерывная полоса шириной 4,5 м для разгона, торможения и вынужденной остановки). Среднее удаление от центра города — 17,35 км. Отсчёт километража на МКАД ведётся от пересечения с шоссе Энтузиастов (там находится «нулевой километр») по часовой стрелке.

За годы существования Московская кольцевая автомобильная дорога пережила достаточное количество реконструкций.

Впервые:были введены обязательства по постргарантийному обслуживанию; была применена система оперативного управления качеством строительства и научного сопровождения проектных и строительных работ. Работу российских подрядных организаций стали оценивать по Международным стандартам качества ISO 9000; при строительстве весомое значение уделили безопасности и охране окружающей среды.

На сегодняшний день, МКАД является одной из самых современных и имеющих наибольшую пропускную способность дорог в России, но с потоком автотранспорта, проходящим по ней, она уже давным-давно не справляется. Дорожные заторы — обычное явление на МКАД. На долю Москвы и Московской области приходится около 16 % всего автомобильного парка России, и его численность растет с каждым годом (рис.2.1).

Рисунок 2.1- Протяженность магистральной сети дорог и парка автомобилей в Москве

Основными причинами пробок являются:

· использование «клеверных развязок» влечет за собой явление недостаточной пропускной способности выездов со МКАД. На них въезд располагается перед выездом, на той же переходно-скоростной полосе;

· отсутствие организованных стояночных мест для аварийных машин;

· использование дороги в качестве «межрайонной»;

· большое количество супермаркетов и торговых баз вдоль пути следования МКАД, что способствует увеличению транспортного и перегрузки транспортной сети;

· отсутствие достоверной информации для комплексной оценки транспортного спроса;

· отсутствие комплексной и адекватной работы по решению вопросов о пробках, недостаточное управление магистралью.

Основная функция регулирования въезда на магистраль – рациональное перераспределение потока, обслуживающим данный транспортный коридор. Целью перераспределения потока является обеспечение максимального уровня обслуживания на всех этих дорогах. При разработке схемы регулирования въезда показатели ожидаемого уровня обслуживания определяют на основе оценок транспортной потребности и пропускной способности отдельных элементов дорожной сети. Сначала расчетом определяют пропускную способность отдельных участков скоростной магистрали и перекрестков параллельным им магистральных улиц, а затем распределяют ожидаемый объем транспортного потока по всем звеньям системы с учетом уровня обслуживания, предоставляемого каждым таким звеном. Эффективное регулирование въезда может быть обеспечено лишь при наличии текущей информации об условиях движения на автомагистрали.

Три обычно используемых основных метода регулирования въезда на магистраль — это перекрытие въезда, ограничение въезда и регулирование с поиском разрывов в транспортном потоке,перераспределение очередей на отдельных въездах.

Рисунок 2.2 – Схема регулирования с ограничением въезда

В третьей главеполученные в результате исследования данные были использованы для разработки методики регулирования транспортных потоков при использовании метода, написанного при помощи программы в Matlab.

В зарубежной практике теории и управления доступом к автомагистралям уже на протяжении многих лет уделяется особое внимание адаптивным методам управления транспортным спросом, основной задачей которых является снижение воздействия, примыкающего – входящего на магистраль потока с целью предупреждения образования сетевых транспортных заторов на основных направлениях (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Топология управления доступом к скоростной дороге

Отмечается , что адаптивные методы управления доступом к магистрали позволяют повысить безопасность слияния транспортных потоков, увеличить пропускную способность автомагистралей, снизить расход топлива и выбросы токсичных веществ, выделяемых с выхлопными газами автомобилей. Используют одно- двух полосные рампы, характеристики обслуживания которых определяются используемой стратегии управления (одно транспортное средство за разрешающий такт или несколько) (таблица 3.1,).

Таблица 3.1 – Стратегии управления регулируемым доступом на магистраль

Применяемая стратегия	Кол-во полос на рампе	Длительность цикла регулирования, с	Пропускная способность
рампы, авт/ч	зоны слияния, авт/ч
Одно ТС за цикл		4-4,5	240-900
Несколько ТС за цикл		6-6,5	240-1200	1100-1200

Регламентирование порядка въезда на автомагистраль рассматривается как наиболее эффективный инструмент обеспечения нормативных скоростей движения на дорогах высших категорий, требуемой безопасности взаимодействия потоков в зонах их слияния. В американском руководстве по средствам технического регулирования дорожного движения MUTCD отмечаются особенности применения средств светофорного дозирования потоков на рамповых развязках, в общих чертах сводящиеся к следующим:

1. Значительно снижаются задержки транспортных средств, движущихся по магистрали, путем их «перекладывания» на рамповые потоки, по причине увеличения времени их обслуживания на рампе, а также за счет повышения перепробега транспортных средств по альтернативным маршрутам;

2. Возникает необходимость обеспечения дополнительного пространства для транспортных средств, скапливающихся на подходе к автомагистрали;

3. Очевидна явная необходимость наличия альтернативных путей проезда с соответствующей пропускной способностью для обслуживания транспортных потоков вне магистрали;

4. Дозирование должно применяется при наличии рекуррентных транспортных заторов, образующихся по причине повышенного транспортного спроса, а также за счет несоответствующей условиям движения геометрии зоны переплетения потоков (отсутствие разгонно-скоростной полосы и т.д.).

Как было отмечено выше, основной принцип управления доступом к сети сводиться к регулированию транспортного спроса на магистралях, основанного на некотором алгоритме, входными параметрами которого являются: значения транспортного спроса на сегментах автомагистрали; скорости свободного движения, уровень загрузки верней и нижний частей зоны слияния потоков. Максимальная практическая пропускная способность рамповой полосы составляет 900 авт./ч., с практическим минимумом 240 авт./ч.

При разработке алгоритма управления доступом к сети, авторы исходили из того, что при использовании системы управления доступом к магистрали в качестве механизма повышения эффективности ее функционирования, является обеспечение согласования характеристик прибытия и убытия транспортных средств с рампового подхода. При этом, «система дозирования» рампового потока должна гарантировать эффективность работы всех сегментов магистрали, из которых она состоит (см. рисунок 3.2)

Алгоритм управления транспортным спросом может сведен к решению следующей прикладной задачи. Магистраль разбивается на несколько j-ых сегментов, в каждом из которых имеется хотя бы одна питающая рампа.

Значение основного магистрального потока задается следующей зависимостью:

[1]

где q_j – значение величины транспортного потока на j-ой магистральной секции;

s_i –величина вливающегося потока с i-ой рампы (авт./ч);

α_ij – доля i-ого рампового потока проходящего по j-ой магистральной секции;

Условие предупреждения транспортного затора на магистрали сводится к выполнению следующего ограничения:

где c_j – пропускная способность j-ой магистральной секции.

Вместе с этим, величина дозирующего рампового потока, ограничивается следующим условием:

[2]

где d_j – транспортный спрос на i-ой рампе;

s_j,max – пропускная способность i-ой рампы.

Таким образом, оптимальное управление доступом к магистрали, может соответствовать решению задачи квадратичного программирования, направленной на минимизацию длин очередей транспортных средств на прилегающих рампах при следующих смешанных ограничениях:

[3]

Решение указанной задачи реализовано в виде m-файла (рисунок 3.8) для модуля программного комплекса Optimization Toolbox пакета Matlab R2013, в следующе постановке:

[4]

при ограничениях:

[5]

[6]

и двухсторонних ограничениях:

где x – вектор оцениваемых параметров, m×1, x≥0; H – матрица Гессе, m×m; f – вектор коэффициентов целевой функции m´1; A – матрица коэффициентов ограничений-неравенств, n×m; Aeq – матрица коэффициентов линейных ограничений-равенств, n×m; b – вектор правых частей ограничений-неравенств, n´1, b≥0; beq – вектор правых частей линейных ограничений-равенств n´1; lb – вектор нижних ограничений параметров m×1, lb≥0; ub – вектор верхних ограничений m´1, ub≥0.

Матрица Гессе является симметричной и положительно определенной, элементы матрицы h_ij равны второй частной производной, соответственно целевая функция должна быть выпуклой и дифференцируема. В рассматриваемой задаче управления доступом целевая функция является суммой квадратов остатков значений очередей транспортных средств, следовательно, функция дифференцируема и положительно определена.

[7]

В качестве основного управляющего параметра выбраны значения «объемов дозирования» транспортных потоков с примыкающих рамп при выполнении следующих условий:

- не допустить перегрузки сегментов магистрали;

- максимально сократить суммарную длину очереди на примыкающих рампах.

Рисунок 3.2 – Общий вид окна программы управления рамповыми потоками

При наличии объективной информации об условиях движения транспортного потока на каждом из сегментов магистрали (интенсивность/плотность) предлагаемый алгоритм позволяет выполнять оценку вероятности начала образования затора, по значениям рампового потока основываясь на критерии “плотность транспортных средств на полосу движения”. Для каждого магистрального сегмента, представлены граничные значения величин плотности движения, при которых условия движения магистрального потока могут рассматриваться как наихудшие, способствующие высокой вероятности образования затора (см. таблицу 3.1):

Апробация предлагаемого алгоритма управления доступом к сети выполнялась на примере участка транспортного коридора на МКАД.

Апробация алгоритма управления доступом к сети выполнялась на примере участка «Московской кольцевой автомобильной дороги» (МКАД) состоящего из 21 сегмента (рис.3.3, таблица 3.3).

Рисунок 3.3– Сегментирование участка автомагистрали МКАД

Основной задачей являлось установление «матрицы связности» (A) между входящими на автомагистраль потоками и значениями нагрузки на основные ее сегменты (таблица 3.3).

Таблица 3.3 – Оценка матрицы связности потоков

№	Код	Длина, м	xO-->	x3-->	x5-->	x11-->	x15-->	x19-->
	-1		0,24266
			0,75734
			0,75734
			0,75734
	-1		0,16694	0,22043	0,22
			0,590	0,78	0,78
	-1		0,15811	0,20877	0,21
			0,432	0,57	0,57
			0,432	0,57	0,57
	-1		0,12328	0,16278	0,16	0,29
			0,309	0,41	0,41	0,71
			0,309	0,41	0,41	0,71
	-1		0,07652	0,10104	0,1	0,18	0,25
			0,232	0,31	0,31	0,54	0,75
			0,232	0,31	0,31	0,54	0,75

По результатам решения оптимизационной задачи на примере характеристик и условий движения на участке МКАД, получены оценки оптимальных значений потоков насыщения, при которых не наблюдается перегрузка основных сегментов транспортного коридора, (вероятность образования «ударной волны» на МКАД минимальна) (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Оценки оптимальных значений потоков насыщения

С учетом представленных выше результатов моделирования, можно принять практические рекомендации, представленные в руководстве HCM 2010 (см. таблица 3.1), на основании которых рекомендовать системы дозирования потоков: одно транспортное средство за разрешающий такт или несколько.

Принимая во внимание качество исходных данных и их существенное влияние на параметры управления магистралью, очень важно обладать точной информацией о распределении транспортных потоков внутри транспортного коридора (см. таблицу 3.3). Как показали результаты тестирования, большое влияние на качество управляющего воздействия оказывают:

- фактические значения пропускной способности сегментов магистрали bj ;

- матрица А, характеризующая распределение питающих потоков внутри магистрали (коридорный вход-выход), получить которую, можно расчетом существующей матрицы корреспонденций рамповых потоков, по данным в разрывах транспортного потока в местах «загрузки-разгрузки» транспортного коридора или регистрацией номеров транспортных средств. В этой связи, авторы статьи задались целью в дальнейшем разработать:

- методику оценки пропускной способности для сегментов автомагистрали с учетом возможных условий взаимодействия транспортных потоков (перестроение, разветвление, слияние);

- методику оценки матриц корреспонденций межрамповых потоков, с учетом, используемых методов фиксации разрывов в потоке, с применением алгоритма генетической оптимизации, являющимся наиболее устойчивым к возможным ошибкам в исходных данных.

Прежде всего, необходимо отметить очевидное преимущество предлагаемой модели, матрица A имеет размерность n>m – полный ранг, следовательно, задача имеет единственной локальный минимум совпадающий с глобальным. Следует также отметить очевидное влияние на плотность (интенсивность) движения верхнего ограничения vub, характеризующего пропускную способность примыкающих рамп. Указанное ограничение может использоваться как эффективный инструмент управления дорогами высших категорий, с позиции применения следующей известной зависимости:

[8]

где s_i – величина потока насыщения i-ой рампы, авт/ч.;

с_i – величина пропускной способности i-ой рампы, авт/ч.;

C_i – величина длительности цикла режима регулирования на i-ой рампе, с;

g_i – длительного обслуживающего такта рамповой полосы, с.

Кроме этого, с учетом представленных выше результатов моделирования, можно принять практические рекомендации, представленные в руководстве HCM 2010 (см. таблица 3.1), на основании которых рекомендовать системы дозирования потоков: одно транспортное средство за разрешающий такт g_i или несколько.

Принимая во внимание качество исходных данных и их существенное влияние на параметры управления магистралью, очень важно обладать точной информацией о распределении транспортных потоков внутри транспортного коридора (см. таблицу 3.3). Как показали результаты тестирования, большое влияние на качество управляющего воздействия оказывают:

- фактические значения пропускной способности сегментов магистрали b_j ;

- матрица А, характеризующая распределение питающих потоков внутри магистрали (коридорный вход-выход), получить которую, можно расчетом существующей матрицы корреспонденций рамповых потоков, регистрацией номеров транспортных средств. В этой связи, авторы статьи задались целью в дальнейшем разработать:

- методику оценки пропускной способности для сегментов магистрали (см. рисунок 3.10) с учетом возможных условий взаимодействия транспортерных потоков (перестроение, разветвление, слияние);

- методику оценки матриц корреспонденций рамповых потоков, с учетом, используемых методов фиксации разрывов в потоке, на алгоритме генетической оптимизации, являющимся наиболее устойчивым к возможным ошибкам в исходных данных.

В четвертой главеРассмотрен ожидаемый экономический эффект от использования, разработанной методики.

Для оценки экономического эффекта при внедрении ограничения доступа на дороги высших категорий, лучше всего рассмотреть опыт зарубежных стран. Самой «развитой страной», где управление доступом является распространенным методом регулирования дорожного движения, является США. На территории этого государства, на сегодняшний день, насчитывается более 1980 магистралей с управляемым доступом.

На сегодняшний день не существует общепринятого обобщённого критерия оценки эффективности применения управления, изменяющегося в зависимости от принятого метода. Ниже приведены некоторые потенциальные выгоды регулирования въездом на отдельных примерах.

Установление предельно-допустимого объема движения примыкающего потока обеспечивает более эффективное использование пропускной способности транспортных коридоров. При наличии резерва пропускной способности на прилегающей к автомагистрали улично-дорожной сети, в некоторых случаях более рациональным считается увод транспортного потока в сторону от перезагруженной автомагистрали, с тем, чтобы исключить маршруты в высокими накладными издержками, возникающими по причины транспортных заторов.

Проанализировав опыт зарубежных стран и частично отечественный в использовании управления доступом, можно сделать вывод - Внедрение систем ограничение въездом может иметь как, кратковременный характер, и реализовываться на периоды высокого транспортного спроса, так и постоянный характер.

Проведенные результаты показали, что перераспределение транспортного спроса позволяет значительно повысить эффективность функционирования автомагистралей до 15%, главным образом, за счет расширения пиковых периодов, что способствует повышению коэффициента использования автомагистралей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предлагаемая вниманию работа посвящена разработке методологии регулирования въезда на магистральные улицы и дороги, с целью предупреждения образования на них транспортных заторов. Актуальность выбранной темы определяется тем, что в настоящее время достаточно «остро» стоит вопрос о транспортных заторах, так как зачастую отсутствует адекватное регулирование и контролирование транспортного потока, движущегося по дорогам высших категорий, а именно эти дороги, чаще всего, принимают на себя большую долю объемов движения.

Для достижения поставленной цели определены задачи, в частности анализ развития ИТС на примере опыта отечественных и зарубежных стран, где более подробно были рассмотрены примеры пользования ограничением въезда на магистрали. Представлена методика управления транспортным спросом, по результатам которой были получены данные, необходимые для беспрепятственного функционирования выбранного участка УДС, на Московской Кольцевой Автомобильной Дороги. Именно, на примере МКАД и был произведен численный эксперимент, с использованием математической программы. По итогам проведенной работы сделан экономический анализ, позволяющий наглядно посмотреть ожидаемый социально-экономический эффект от внедрения системы регулирования въездом на автомагистрали, а также предложены рекомендации по использованию предлагаемой методики.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. СНИЖЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ЗАТОРОВ НА ДОРОГАХ ВЫСШИХ КАТЕГОРИЙ УПРАВЛЕНИЕМ ДОСТУПОМ К СЕТИ
Лагерев Р.Ю., Капский Д.В. Наука и техника. 2016. Т. 15. № 1. С. 52-60.

2. К ВОПРОСУ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ЗАТОРОВ
Лагерев Р.Ю., Кушнарь Т.С.
В сборнике: Авиамашиностроение и транспорт Сибири - 2015 сборник научных трудов студентов и преподавателей Института авиамашиностроения и транспорта. Иркутский государственный технический университет; отв. ред. А. С. Потапов. Иркутск, 2015. С. 160-166.

3. ИЗУЧЕНИЕ ЗОН СЛИЯНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ
Лагерев Р.Ю., Петренко Л.Ф.
В сборнике: Авиамашиностроение и транспорт Сибири - 2015 сборник научных трудов студентов и преподавателей Института авиамашиностроения и транспорта. Иркутский государственный технический университет; отв. ред. А. С. Потапов. Иркутск, 2015. С. 166-168.

4. АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫМИ УЛИЦАМИ ВЫСШИХ КАТЕГОРИЙ
Лагерев Р.Ю. В сборнике: Авиамашиностроение и транспорт Сибири - 2015 сборник научных трудов студентов и преподавателей Института авиамашиностроения и транспорта. Иркутский государственный технический университет; отв. ред. А. С. Потапов. Иркутск, 2015. С. 168-173.