Моделирование различных вариантов организации движения на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева

Объектом исследования является движение на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева (рис. 1).

Рис. 7.1. Участок движения на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева.

Исходными материалами для моделирования существующей ситуации являются проект планировки УДС на перекрестке и данные об интенсивности и структуре транспортного потока. Данные об интенсивности были получены на транспортной модели города Перми, реализованной в программном комплексе PTV Vision® VISUM. Кроме того, для получения структуры транспортного потока использовались данные натурных замеров интенсивностей транспортных потоков, проведенных в июле 2010 года. Информация об интенсивности транспортного движения на перекрестке приведена на рисунках 2, 3. При моделировании использовались пиковые интенсивности в утреннее (с 8-30 до 9-30 часов) и вечернее (с 18-00 до 19-00 часов) время. Единицы измерения, приведенные на картограммах, соответствуют легковым автомобилям.

Существующая ситуация

Рис. 2. Картограмма часовых интенсивностей транспортных потоков (шт./ч) в утренний час пик (08.30-09.30). Существующая ситуация.

Рис. 3. Картограмма часовых интенсивностей транспортных потоков (шт./ч) в вечерний час пик (18.00-19.00). Существующая ситуация.

Информация об интенсивности движения общественного транспорта (ОТ) на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева приведена на рисунках 4, 5.

Рис. 4. Интенсивность движения общественного транспорта (шт./ч) в утренний час пик.

Рис.5. Интенсивность движения общественного транспорта (шт./ч) в вечерний час пик

На рисунках 4,5 обозначено количество единиц общественного транспорта, следующего в определенный район.
Основная проблема, возникающая на данном транспортном узле в утренний и вечерний часы пик, заключается в том, что на ул. Чкалова и ул. Куйбышева возникают заторы. В утренний час пик наблюдается большой поток транспортных средств со стороны ул. Стаханова и м/р. Крохалева. В вечерний час пик обратная ситуация – большой поток транспортных средств следует по ул. Куйбышева из центра города (с севера), а так же по ул. Чкалова (с востока). Необходимо предложить варианты решения вышеописанной проблемы.
Для решения описанной проблемы были предложены 3 проектных варианта. Для проектных вариантов изменилась организация движения. Изменения организации движения были внесены в транспортную модель города Перми, с помощью которой были рассчитаны прогнозные нагрузки на сеть.

Вариант 1

Проектный вариант организации дорожного движения предусматривает то, что будут разрешены все «левые повороты» на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева. Так же предусмотрено расширение ул. Чкалова вблизи перекрестка до 4-х полос. Пиковые нагрузки интенсивности движения в утреннее (с 8.30 до 9.30) и вечернее (с 18.00 до 19.00) время для варианта 1 изображены на картограммах рисунки 6,7. Единицы измерения, приведенные на картограммах, соответствуют легковым автомобилям.

Рис. 6. Картограмма часовых интенсивностей транспортных потоков (шт./ч) в утренний час пик (08.30-09.30). Вариант 1.

Рис. 7. Картограмма часовых интенсивностей транспортных потоков (шт./ч) в вечерний час пик (18.00-19.00). Вариант 1.

Вариант 2

Проектный вариант организации дорожного движения предусматривает разрешение «левого поворота» с ул. Чкалова (с востока) на ул. Куйбышева (на юг) и с ул. Куйбышева (с юга) на ул. Чкалова (на запад). Так же предусмотрено изменение организации светофорного регулирования. Пиковые нагрузки интенсивности движения в утреннее (с 8.30 до 9.30) и вечернее (с 18.00 до 19.00) время для варианта 2 изображены на картограммах рисунки 8,9. Единицы измерения, приведенные на картограммах, соответствуют легковым автомобилям.

Рис. 8. Картограмма часовых интенсивностей транспортных потоков (шт./ч) в утренний час пик (08.30-09.30). Вариант 2.

Рис.9. Картограмма часовых интенсивностей транспортных потоков (шт./ч) в вечерний час пик (18.00-19.00). Вариант 2.

Вариант 3

Проектный вариант организации дорожного движения аналогична варианту 1. Отличие заключается в том, что в варианте 3 не предусматривается расширение проезжей части на ул. Чкалова вблизи перекрестка. Так же предусмотрено изменение организации светофорного регулирования. Пиковые нагрузки интенсивности движения в утреннее (с 8.30 до 9.30) и вечернее (с 18.00 до 19.00) время для варианта 3 изображены на картограммах рисунки 6, 7. Единицы измерения, приведенные на картограммах, соответствуют легковым автомобилям.

Моделирование существующего и проектных вариантов организации движения на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева

Моделирование различных вариантов организации дорожного движения на исследуемом участке было проведено с помощью программного комплекса PTV Vision Vissim. Программный комплекс Vissim разработан немецкой компанией PTV AG и используется для транспортного моделирования на микроуровне.

Существующая ситуация организации движения на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева

Фрагмент области моделирования существующей ситуации с организацией движения на ней в утренний час пик (08.30-09.30) представлен на рисунке 10.

Рис. 10. Существующая ситуация. Перекресток ул. Чкалова – ул. Куйбышева. Утренний час пик (08.30-09.30).

Организация светофорного регулирования для существующей ситуации представлена на рисунке 11. На рисунке 11 приведены схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева.

Рис.11. Схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов (существующая ситуация). Перекресток ул. Чкалова – ул. Куйбышева.

Общая продолжительность цикла составляет 56 секунд.
При моделировании существующей ситуации, заторы, возникающие на перекрестке и описанные выше, подтвердились.
Далее были промоделированы проектные варианты организации движения на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева.

Проектный вариант по организации движения на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева

Фрагмент области моделирования варианта 1 в утренний час пик (08.30-09.30) приведен на рисунке 12.

Рис. 12. Вариант 1. Перекресток ул. Чкалова – ул. Куйбышева. Утренний час пик (08.30-09.30).

Организация светофорного регулирования для варианта 1 аналогична существующей ситуации.
Из рисунка 12 видно, что практически не устраняется образование заторов. Интенсивное движение на «левых поворотах» вынуждает транспортные средства перестраиваться в один ряд. Это приводит к перекрытию остальных полос движения, что влечет за собой образование заторов.

Проектный вариант по организации движения на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева (Вариант 2)

Фрагмент области моделирования варианта 2 в утренний час пик (08.30-09.30) приведен на рисунке 13.

Рис.13. Вариант 2. Перекресток ул. Чкалова – ул. Куйбышева. Утренний час пик (08.30-09.30).

Организация светофорного регулирования для варианта 2 представлена на рисунке 14. На рисунке 14 приведены схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева.

Рис.14 Схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов (Вариант 2). Перекресток ул. Чкалова – ул. Куйбышева.

Работа светофоров скоординирована таким образом, чтобы поток транспортных средств с ул. Куйбышева (с юга) свободно уходил на ул. Чкалова (на запад), поток с ул. Чкалова (с востока) свободно уходил на ул. Куйбышева (на юг).
Общая продолжительность цикла составляет 72 секунды.
Из рисунка 13 практически не устраняется образование заторов. С разрешением «левых поворотов» увеличивается количество конфликтных ситуаций. Это приводит к образованию заторов на исследуемом перекрестке.

Проектный вариант по организации движения на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева (Вариант 3)

Фрагмент области моделирования варианта 3 в утренний час пик (08.30-09.30) приведен на рисунке 15.

Рис. 15. Вариант 3. Перекресток ул. Чкалова – ул. Куйбышева. Утренний час пик (08.30-09.30).

Организация светофорного регулирования для варианта 3 представлена на рисунке 16. На рисунке 16 приведены схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов на перекрестке ул. Чкалова – ул. Куйбышева.

Рис.16. Схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов (Вариант 3). Перекресток ул. Чкалова – ул. Куйбышева.

Отличие этой схемы работы светофоров от остальных вариантов, заключается в том, что появляются дополнительные секции светофоров, чтобы осуществлять «левые повороты» в отдельную фазу.
Общая продолжительность цикла составляет 72 секунды.
Из рисунка 16 практически не устраняется образование заторов. Причиной этому служит разрешение «левых поворотов», в результате которых увеличивается количество перестроений транспортных средств в близи перекрестка.

Анализ результатов моделирования

Далее представлен сравнительный анализ проектных вариантов по организации дорожного движения и существующей ситуации. Анализ проводился на основе результатов моделирования в утренний (08.30-09.30) и вечерний часы пик (таблицы 1,2). Анализ и сопоставление качества функционирования вариантов проведены по следующим параметрам:
• Количество транспортных средств, покинувших моделируемый транспортный узел в течение часа
• Средняя скорость транспортных средств на исследуемом участке
• Среднее время задержки

Таблица 1.
Результаты сравнительного анализа в утренний час пик (08.30-09.30)

Таблица 7.2.
Результаты сравнительного анализа в вечерний час пик (18.00-19.00)

Количество выехавших ТС

Исследуемый параметр определяет количество транспортных средств, покинувших моделируемый транспортный узел за час в каждом возможном направлении.
Анализ проводится с 300-й секунды после начала имитации, когда транспортная сеть будет нагружена. Показатель «количество выехавших ТС» позволяет оценить, как изменилась пропускная способность моделируемого узла. Количество выехавших ТС для трех ситуаций (существующая и проектные варианты) представлено на диаграмме (рисунок 17).

Рис. 17. Диаграмма количества выехавших ТС (шт./ч). Утренний (08.30-09.30) и вечерний (18.00-19.00) часы пик.

Проведенный сравнительный анализ показывает, что количество выехавших транспортных средств в проектных вариантах в утренний (08.30-09.30) и вечерний (18.00-19.00) часы пик меньше, чем количество выехавших транспортных средств в существующей ситуации. Поэтому можно сделать вывод о том, что пропускная способность моделируемого узла уменьшится при реализации предложенных схем организации дорожного движения.

Среднее время задержки

Время задержки вычисляется для каждого транспортного средства путем вычитания из теоретического (идеального) значения времени в пути, реально полученного значения времени в пути.
Среднее время задержки в рассматриваемых ситуациях (существующая ситуация и проектные варианты) представлено на диаграмме (рисунок 18).

Рис.18. Диаграмма Среднего времени задержки (с). Утренний (08.30-09.30) и вечерний (18.00-19.00) часы пик.

Из анализа диаграммы видно, что среднее время задержки транспортных средств в утренний (08.30-09.30) и вечерний (18.00-19.00) часы пик наименьшее в существующей ситуации. Таким образом, по параметру «среднее время задержки» предложенные схемы организации движения (Варианты 1,2,3) можно считать менее эффективными, чем существующую схему.

Средняя скорость

Рассматриваемый параметр определяет среднюю скорость транспортных средств (км/ч) на исследуемом участке.
Средняя скорость для рассматриваемых ситуаций (существующая и проектная) представлена на диаграмме (рисунок 19).

Рис. 19. Диаграмма средней скорости (км/ч). Утренний (08.30-09.30) и вечерний (18.00-19.00) часы пик.

Диаграмма показывает, как изменилась средняя скорость. существующей организации движения средняя скорость в утренний (08.30-09.30) и вечерний (18.00-19.00) часы пик самая высокая. Таким образом, по параметру «средняя скорость» предложенные схемы организации движения (Вариант 1,2,3) можно считать менее эффективными, чем показатели «средней скорости» существующей ситуации.

Оценка суммарных входящих потоков

В таблице 3 представлены суммарные входящие потоки всех моделей в утренний (08.30-09.30) и вечерний часы пик (18.00-19.00). Суммарный входящий поток включает в себя потоки со всех направлений в одной модели.

Таблица 3.
Суммарные входящие потоки

Данные о суммарных входящих потоках получены из транспортной модели города Перми. Как видно в таблице 3, с изменением в модели организации движения меняется нагрузка на сеть. В проектных вариантах, по сравнению с существующим, суммарные входящие потоки возрастают.

Выводы

В результате проведенного на созданных транспортных моделях сравнительного анализа описанных Вариантов, можно отметить, что наиболее эффективными с точки зрения организации работы перекрестка является существующая ситуация.
Детальный анализ каждого Варианта проводился по ряду параметров: количество выехавших транспортных средств, средняя скорость, среднее время задержки.
Снижение эффективности работы данного перекрестка связано с увеличением суммарных входящих потоков.
В проектных вариантах особое внимание было уделено организации «левых поворотов» на перекрестке, а так же изменению светофорного регулирования. Вследствие чего увеличился суммарный входящий поток в исследуемом транспортном узле. Это привело к увеличению среднего времени задержки транспортных средств. Так же с разрешением «левых поворотов» возрастает количество конфликтных ситуаций на перекрестке. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что ни один из проектных вариантов не улучшит работу перекрестка.