Моделирование различных вариантов организации кругового движения на перекрестке в Сосновом бору

Объектом исследования является кольцевое движение на перекрестке в Сосновом бору (рис. 1). В область моделирования попадают улицы Спешилова, Докучаева, Якутская и Дорога Дружбы.

Рис. 1. Участок с круговым движением на перекрестке в Сосновом бору.

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.

Существующая ситуация

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.

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

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

Основная проблема, возникающая на данном транспортном узле в утренний час пик (08.30-09.30) заключается в том, что на ул. Якутской и Дороге Дружбы возникают заторы. Жители Кировского и Орджоникидзевского районов затрачивают много времени для того, чтобы доехать до центра города. В вечерний час пик (18.00-19.00) существует противоположная утреннему часу пик проблема. Образуются заторы на ул. Спешилова из транспортных средств, следующих из центра города в Кировский и Орджоникидзевский районы.
Поскольку существует ряд важных проблем необходимо предложить пути решения данной проблемы: обеспечить эффективную организацию дорожного движения, в частности попытаться устранить образующиеся на данном участке УДС заторы. Решение данной проблемы позволит жителям Кировского и Орджоникидзевского районов затрачивать меньше времени при осуществлении транспортных корреспонденций в утренний и вечерний часы пик.
Далее рассмотрим конкретные варианты организации дорожного движения на данном участке УДС. Для рассматриваемых проектов изменена организация движения на исследуемом участке УДС.
Затем изменения организации движения были внесены в транспортную модель города Перми, с помощью которой были рассчитаны прогнозные нагрузки на сеть.

Проект 1

Проектная схема организации дорожного движения предусматривает назначение приоритета в движении транспорту, движущемуся по кольцу. Пиковые нагрузки интенсивности движения в утреннее (с 8.30 до 9.30) и вечернее (с 18.00 до 19.00) время для Проекта 1 изображены на картограммах рисунки 4,5.

Рис. 4. Картограмма интенсивностей транспортных потоков в утренний час пик (08.30-09.30). Проект 1.

Рис. 5. Картограмма интенсивностей транспортных потоков в вечерний час пик (18.00-19.00). Проект 1.Проект 2

Проектная схема организации дорожного движения предусматривает назначение приоритета в движении транспорту, движущемуся по кольцу. Проект 2 так же включает в себя организацию физического выделения правоповоротного транспортного потока, движущегося с ул. Докучаева на ул. Спешилова. Пиковые нагрузки интенсивности движения в утреннее (с 8.30 до 9.30) и вечернее (с 18.00 до 19.00) время для Проекта 2 изображены на картограммах рисунки 6,7.

Рис. 6. Картограмма интенсивностей транспортных потоков в утренний час пик (08.30-09.30). Проект 2

Рис. 7. Картограмма интенсивностей транспортных потоков в вечерний час пик (18.00-19.00). Проект 2

Существующая ситуация организации кругового движения на перекрестке в Сосновом бору

На исследуемом транспортном узле осуществляется круговое движение. Организация движения осуществляется по правилу «правой руки».
Фрагмент области моделирования существующей ситуации с организацией движения на ней в утренний час пик (08.30-09.30) представлен на рисунке 8.

Рис. 8. Существующая ситуация. Круговое движение на перекрестке в Сосновом бору. Утренний час пик (08.30-09.30).

Фрагмент области моделирования существующей ситуации с организацией движения на ней в вечерний час пик представлен на рисунке 9.

Рис. 9. Существующая ситуация. Круговое движение на перекрестке в Сосновом бору. Вечерний час пик (18.00-19.00).

В результате моделирования подтвердились проблемы исследуемого транспортного узла (можно увидеть на представленных фрагментах моделирования).
Далее детально рассмотрены проектные варианты организации кругового движения на перекрестке в Сосновом бору.

Проектное предложение по организации кругового движения на перекрестке в Сосновом бору (Проект 1)

Проектная схема организации дорожного движения предусматривает назначение приоритета в движении транспорту, движущемуся по кольцу. Пиковые нагрузки интенсивности движения в утреннее (с 8.30 до 9.30) и вечернее (с 18.00 до 19.00) время для Проекта 1 изображены на картограммах рисунки 4,5.
Фрагмент области моделирования Проекта 1 в утренний час пик (08.30-09.30) приведен на рисунке 10.

Рис. 10. Проект 1. Круговое движение на перекрестке в Сосновом бору. Утренний час пик (08.30-09.30).

Из рисунка 10 видно, что в утренний час пик (08.30-09.30) устраняется образование заторов на Дороге Дружбы. Это уменьшает время задержки транспортных средств, следующих из м/р Гайва в центр города.
Фрагмент области моделирования Проекта 1 в вечерний час пик приведен на рисунке 11.

Рис. 11. Проект 1.Круговое движение на перекрестке в Сосновом бору. Вечерний час пик (18.00-19.00).

Изменение организации кругового движения на перекрестке в Сосновом бору произведено для того, чтобы сократить время задержки транспортных средств, участвующих в движении на рассматриваемом объекте.
Следует учесть, что необходимо организовать движение по полосам на выезде с кольцевого движения в сторону ул. Якутская. А именно, осуществлять движение в этом направлении с 1-й и 2-й полос.

Проектное предложение по организации кругового движения на перекрестке в Сосновом бору (Проект 2)

Описание проекта приведено в пункте 2.3. Стоит отметить, что Проект 2 отличается от Проекта 1 выделением правоповоротного транспортного потока, движущегося с ул. Докучаева на ул. Спешилова.
Фрагмент области моделирования Проекта 2 в утренний час пик (08.30-09.30) приведен на рисунке 12.

Рис. 12. Проект 2. Круговое движение в Сосновом бору. Утренний час пик (08.30-09.30).

Из рисунка 12 видно, что в утренний час пик (08.30-09.30) при предложенной организации движения устраняется образование заторов на дороге Дружбы. Это уменьшает время задержки транспортных средств, следующих из м/р Гайва в центр города. Проект 1 и Проект 2 во многом схожи, но по сравнению с Проектом 1, в этом варианте нет скопления транспортных средств на повороте ул. Докучаева – ул. Спешилова.
Фрагмент области моделирования в вечерний час пик (18.00-19.00) приведен на рисунке 13.

Рис. 13. Проект 2.Круговое движение в Сосновом бору. Вечерний час пик (18.00-19.00).

Как и в Проекте 1 необходимо организовать движение по полосам на выезде с кольцевого движения в сторону ул. Якутская. А именно, осуществлять движение в этом направлении с 1-й и 2-й полос.

Анализ результатов моделирования

Далее представлен сравнительный анализ проектных предложений 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:
• Полное время в пути – это время проезда всех транспортных средств через сеть, включая время ожидания или время остановки (ч);
• Общее время задержки – это время задержки всех транспортных средств (ч);
• Общее время остановок – это время остановок всех транспортных средств (ч);
• Количество невведенных ТС – это количество транспортных средств, непокинувших моделируемый транспортный узел в течение часа;
• Количество остановок – это количество остановок для всех транспортных средств, кроме остановок на остановочных пунктах городского пассажирского транспорта общего пользования и автостоянках;
• Количество транспортных средств в сети – это среднее количество транспортных средств в сети;
• Количество транспортных средств, покинувших моделируемый транспортный узел в течение часа
(подробнее в пункте 4.1);
• Общий отрезок пути – это общее до сих пор пройденное расстояние (км);
• Среднее число остановок транспортного средства – это все ситуации, в которых транспортное средство останавливается, кроме остановок на остановочных пунктах общественного транспорта и автостоянках;
• Средняя скорость транспортных средств на исследуемом участке
(подробнее в пункте 4.3.);
• Среднее время задержки
(подробнее в пункте 4.2).

Таблица 1

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

Таблица 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 14).

Рис. 14. Диаграмма количества выехавших ТС. Утренний и вечерний часы пик.

Проведенный сравнительный анализ показывает, что количество выехавших транспортных средств в проектных вариантах в утренний час пик (08.30-09.30) больше, чем количество выехавших транспортных средств в существующей ситуации. Поэтому можно сделать вывод о том, что пропускная способность моделируемого узла в утренний час пик (08.30-09.30) возрастет при реализации предложенных схем организации дорожного движения. Сравнивая проектные варианты, следует выделить Проект 1. В этом предложении на 68 выехавших транспортных средств больше, чем в Проекте 2.
Сравнительный анализ показывает, что в вечерний час пик наиболее эффективными, по рассматриваемому показателю, являются проектные предложения. Поэтому можно сделать вывод о том, что пропускная способность моделируемого узла в вечерний час пик возрастет при реализации предложенных схем организации дорожного движения. Разница в показателях между Проектом 1 и Проектом 2 незначительная, всего 2 выехавших транспортных средства.

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 15).

Рис. 15. Диаграмма Среднего времени задержки. Утренний и вечерний часы пик.

Из анализа диаграммы видно, что среднее время задержки транспортных средств в утренний час пик (08.30-09.30) наименьшее в Проекте 1. Таким образом, по параметру «среднее время задержки» предложенную схему организации движения (Проект 1) можно считать более эффективной, чем существующую схему и другой проектный вариант организации движения в утренний час пик.
Среднее время задержки транспортных средств в вечерний час пик в Проекте 1 и в Проекте 2 значительно ниже, чем в существующей ситуации. Таким образом, по параметру «среднее время задержки» предложенные схемы организации движения можно считать более эффективными, чем существующую схему. Отличие во времени задержки между Проектом 1 и Проектом 2 незначительно.

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 16).

Рис. 16. Диаграмма средней скорости. Утренний и вечерний часы пик.

Диаграмма показывает, как изменилась средняя скорость. При предложенной организации движения (Проект 1) средняя скорость в утренний час пик (08.30-09.30) самая высокая. Таким образом, по параметру «средняя скорость» предложенную схему организации движения (Проект 1) можно считать более эффективной, чем показатели «средней скорости» существующей ситуации и другого проектного варианта в утренний час пик (08.30-09.30).
В вечерний час пик скорость одинаково увеличивается как в Проекте 1, так и в Проекте 2. Таким образом, по параметру «средняя скорость» предложенные схемы организации движения можно считать более эффективными, чем показатели «средней скорости» существующей ситуации. Разница в средней скорости между Проектом 1 и Проектом 2 незначительна.

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. Но изменение этих данных незначительно, поэтому они существенно не влияют на результаты анализа, описанные выше.

Выводы и рекомендации по организации кругового движения на перекрестке в Сосновом бору

В результате проведенного на созданных транспортных моделях сравнительного анализа, можно отметить, что проекты 1 и 2 являются более эффективными с точки зрения организации работы перекрестка, чем существующий вариант.
Детальный анализ каждого проекта проводился по ряду параметров: количество выехавших транспортных средств, средняя скорость, среднее время задержки.

Сначала рассматривался утренний час пик (08.30-09.30). Первый анализируемый параметр – количество выехавших ТС: для Проекта 1 количество выехавших ТС составило 3148 ТС, для Проекта 2 – 3080 (разница 68 транспортных средств). Следующий анализируемый параметр – средняя скорость – для Проекта 1 составляет 27,995 км/ч, а для Проекта 2 – 25,480 км/ч (разница между проектами – 2,515 км/ч). Среднее время задержки в Проекте 1 составляет 76,587 секунд, а в Проекте 2 – 93,351 секунд (в Проекте 2 на 16,764 секунд время задержки больше).

Далее рассматривался вечерний час пик. Для Проекта 1 количество выехавших ТС составило 3105 ТС, для Проекта 2 – 3107 (разница между проектными вариантами 2 транспортных средства). Следующий анализируемый параметр – средняя скорость движения для Проекта 1 составляет 29,198 км/ч, а для Проекта 2 – 29,731 км/ч (разница 0,533 км/ч). Затем было проанализировано среднее время задержки: для Проекта 1 – 69,759 секунд, а для Проекта 2 составило 66,880 секунд (в Проекте 1 на 2,879 секунд время задержки больше).

Повышение эффективности работы данного транспортного узла связано с изменением организации кольцевого движения.
В проектных схемах особое внимание было уделено потокам транспортных средств, следующих из Кировского и Орджоникидзевского районов. Для того чтобы в утренний час пик (08.30-09.30) жители этих районов попали в центр города, требуется достаточно большое количество времени. Это связано с образованием заторов на кольце в Сосновом бору. Благодаря изменению организации кольцевого движения происходит устранение заторов, что сокращает время задержки транспортных средств практически в пять раз в утренний час пик (08.30-09.30) и в два раза в вечерний (18.00-19.00).
Различия в эффективности функционирования, выявленные в ходе моделирования работоспособности проектов 1 и 2 по таким параметрам, как: количество выехавших ТС, средняя скорость и среднее время задержки, как мы видим из представленного анализа, незначительно. Однако с точки зрения экономического фактора, наименее затратным является проект 1, поскольку в проекте 2 предусмотрено физическое выделение правоповоротного транспортного потока с ул. Докучаева на ул. Спешилова.
Проект 1 является предпочтительным с точки зрения анализируемых выше технических показателей эффективности работы перекрестка, а также является более рентабельным с экономической точки зрения.
По результатам аудита транспортной безопасности функционирования указанного перекрестка в реализации проекта 1, следует отметить:
1. В реализации проекта 1 следует ожидать учащение случаев нарушения п. 8.5 правил дорожного движения. Это касается в особенности пересечения направлений движения для транспортных средств, двигающихся через перекресток с юга на север и транспортных средств, двигающихся с востока на запад.
2. С одновременным прогнозируемым учащением случаев нарушения п. 8.5 правил дорожного движения следует ожидать существенного повышения тяжести последствий такого нарушения.
С целью предупреждения возникновения подобных негативных моментов следует рекомендовать при помощи знаков дорожного движения 5.15.1 и соответствующей ей разметки назначить движение по полосам в выше обозначенной конфликтной зоне: правая полоса – прямо, средняя полоса – прямо и налево, левая полоса – только налево. Установка данного знака также потребует дублирование знака 4.3 перед следующей по ходу движения транспорта конфликтной зоной.