Дипломная работа: Организация дорожного движения на перекрестке ул. Карла Маркса и ул. 10 лет Независимости Казахстана
Наибольшее значение имеет математическое моделирование (вычислительный эксперимент), основывающееся на математическом описании транспортных потоков. Благодаря быстродействию ЭВМ, на которых осуществляется такое моделирование, удается в минимальное время провести исследование влияния многочисленных факторов на изменения различных параметров и их сочетания и получить данные для оптимизации управления движением (например, для регулирования на пересечении), которые невозможно обеспечить натурными исследованиями.
В основу вычислительного эксперимента с применением ЭВМ легло понятие модели объекта, то есть математическое описание, соответствующее данной конкретной системе и отражающее с требуемой точностью поведение ее в реальных условиях. Вычислительный эксперимент дешевле, проще натурного, легко управляем. Он открывает путь к решению больших комплексных проблем и оптимальному расчету транспортных систем, научно обоснованному планированию исследований. Недостаток вычислительного эксперимента состоит в том, что применимость его результатов ограничена рамками принятой математической модели, построенной на основе закономерностей, выявленных с помощью натурного эксперимента.
Изучение результатов натурного эксперимента позволяет получить функциональные соотношения и теоретические распределения, исходя из которых строится математическая модель. Математическое моделирование в вычислительном эксперименте целесообразно разделить на аналитическое и имитационное. Процессы функционирования систем при аналитическом моделировании описываются с помощью некоторых функциональных отношений или логических условий. Учитывая сложность процесса дорожного движения, для упрощения приходится прибегать к серьезным ограничениям. Однако, несмотря на это, аналитическая модель позволяет находить приближенное решение задачи. При невозможности получения решения аналитическим путем модель может исследоваться с применением численных методов, позволяющих находить результаты при конкретных начальных данных. В этом случае целесообразно использовать имитационное моделирование, подразумевающее применение ЭВМ и алгоритмическое описание процесса вместо аналитического.
Широкое применение имитационное моделирование может найти для оценки качества организации движения, а также при решении различных задач, связанных с проектированием автоматизированных систем управления дорожным движением, например, при решении вопроса об оптимальной структуре системы. К числу недостатков имитационного моделирования относят частный характер получаемых решений, а также большие затраты машинного времени для получения статически достоверного решения.
Следует отметить, что в настоящее время область моделирования транспортных потоков находится в стадии формирования. Различные аспекты моделирования исследуются в МАДИ, ВНИИБД, НИИАТ и других организациях.
2.5 Организационные и методические задачи
Организационные и методические задачи исследований, которые необходимо решать для того, чтобы получить достаточный объем достоверных данных, зависят от цели, масштабов и возможностей инструментального оснащения проводимых исследовательских работ. Однако во всех случаях следует придерживаться некоторых общих принципов при подготовке и проведении исследования.
Каждое исследование, как правило, состоит из четырех основных этапов:
1-й этап - разработка проекта программы и методики исследования (обследования);
2-й этап - подготовка исследования;
3-й этап - непосредственное проведение исследования;
4-й этап - обработка полученных данных и составление отчета.
На 1-м этапе формируются цели и задачи исследования, определяются место, время и объем наблюдений, необходимое оборудование и аппаратура, количество исполнителей работы.
На 2-м этапе проводится подготовка аппаратуры и исполнителей работы, а также проводятся пробные обследования (репетиции).
Общий успех исследования во многом зависит от тщательности выполнения 1 и 2-го этапов, то есть детальности разработки программы и достаточной предварительной подготовки всех участков работы.
При разработке программы исследования важно определить не только методы получения изучаемых показателей, но и формы для их регистрации, которые должны быть заранее заготовлены. При подготовке натуральных исследований особенности условий и режимов движения и соответственно методику работы во всех деталях трудно предусмотреть, особенно если такого рода исследование проводится впервые. Поэтому окончательно уточнять программу и методику следует после предварительного эксперимента, в процессе которого осуществляется и тренировка участников предстоящей работы. При определении объема информации, которую намечается собрать в ходе исследования, обязательно следует также учитывать реальные возможности последующей обработки материала в приемлемые сроки с учетом применения машинных методов.
Типовое натурное исследование, проводимое с целью получения исходных данных для улучшения организации движения, должно дать следующий минимум данных по исследуемой магистрали, району или городу: интенсивность и состав транспортных потоков в характерных сечениях и узловых пунктах по часам суток в будние и воскресные дни; пиковые периоды движения; распределение транспортных потоков в узлах по направлениям; характеристики скоростных режимов и задержек по важнейшим магистралям и направлениям в свободных условиях движения и в часы пик.
Эти результаты обследования должны быть дополнены также характеристикой аварийности получаемой на основе топографического и качественного анализа статистики ДТП.
2.6 Транспортный поток
Разработка инженерных мероприятий по организации дорожного движения возможна лишь при информации о характере транспортных и пешеходных потоков и условиях, в которых происходит движение.
На основе исследований дорожного движения и практики его организации выработаны многочисленные измерители и критерии для его описания, однако до сих пор еще нет общепризнанного единого комплекса характеристик. Более того, в связи с многочисленными теоретическими и экспериментальными исследованиями постоянно предлагаются новые показатели для формирования информации по отдельным аспектам дорожного движения, что, в частности, связано с совершенствованием методов изучения дорожного движения.
При рассмотрении показателей дорожного движения следует выделить те из них, которые являются первичными. К ним следует отнести показатели, определяемые потребностями в перевозках пассажиров и грузов, а также в пешеходных сообщениях. В отличие от них все другие показатели являются вторичными или производными, так как они отражают не потребности народного хозяйства и населения в транспортном сообщении и передвижении, а фактически условия дорожного движения. К первичным показателям относятся суммарная интенсивность движения транспортных средств и пешеходов за относительно длительный отрезок времени и состав транспортного потока. Некоторые авторы называют этот показатель объемом движения. Именно этот показатель определяется размерами осуществляемых по тому или иному направлению автомобильных перевозок. Все остальные показатели можно считать производными, так как они будут в основном определяться этим первичным параметром и совокупностью условий дорожного движения. К наиболее часто применяемым для характеристики дорожного движения показателям относятся: интенсивность движения; состав транспортного потока; плотность потока транспортных средств; скорость движения; продолжительность задержек движения.
Интенсивность движения Nа - это количество транспортных средств, проходящих через сечение дороги за единицу времени. В качестве расчетного периода времени для определения интенсивности движения принимают год, месяц, сутки, час и более короткие промежутки времени (минуты, секунды) в зависимости от поставленной задачи наблюдения. На дорожно-уличной сети можно выделить отдельные участки и зоны, где движение достигает максимальных размеров, в то время как на других участках оно в несколько раз меньше. Такая пространственная неравномерность отражает, прежде всего, неравномерность размещения грузо - и пассажирообразующих пунктов и их функционирования.
Наиболее часто интенсивность движения транспортных средств и пешеходов в практике организации движения характеризуют ее часовым значением. При этом наибольшее значение имеет показатель интенсивности в часы пик, так как именно в этот период возникают наиболее сложные задачи организации движения. Необходимо, однако, иметь в виду, что интенсивность (объем движения) в часы пик в различные дни недели, месяца и года может иметь неодинаковое значение.
На дорогах с более высоким уровнем интенсивности движения транспортных средств меньше неравномерность движения и стабильнее значение интенсивности пикового часа.
Для двухполосных дорог со встречным движением обычно интенсивность движения характеризуют суммарной величиной встречных потоков, так как условия движения и, в частности, возможность обгонов определяются загрузкой обеих полос. Если же дорога имеет разделительную полосу и встречные потоки изолированы друг от друга, то суммарная интенсивность встречных направлений не определяет условия движения, а характеризует лишь суммарную работу дороги как сооружения. Для таких дорог самостоятельное значение имеет интенсивность движения в каждом направлении.
Во многих случаях, особенно при решении вопросов регулирования движения в городских условиях, имеет значение не суммарная интенсивность потока по данному направлению, а интенсивность, приходящая на полосу, или так называемая удельная интенсивность движения, которую можно обозначить как Ма . Величина Ма характеризует, в частности, время, которое необходимо потоку транспортных средств с интенсивностью движения Nа для прохождения зоны перекрестка при наличии нескольких полос движения. Если известно конкретное распределение интенсивности движения по полосам и оно существенно неравномерно, то в качестве удельной интенсивности Ма следует принимать величину интенсивности движения по наиболее загруженной полосе. Величиной, обратной интенсивности движения, является временной интервал между следующими друг за другом по одной полосе транспортными средствами ti .
Состав транспортного потока характеризуется соотношением в нем транспортных средств различного рода. Состав транспортного потока оказывает значительное влияние на все параметры, характеризующие дорожное движение.
Состав транспортного потока влияет на загрузку дорог, что объясняется прежде всего существенной разницей в габаритных размерах автомобилей. Если длина отечественных легковых автомобилей массового производства составляет 4-5м, грузовых 6-8, то длина автобусов достигает 11, а автопоездов 24 м. Сочлененный автобус Икарус имеет длину 16,5 м. Однако разница в габаритных размерах не является единственной причиной необходимости специального учета состава потока при анализе интенсивности движения.