Моделирование и анализ проектных предложений по реконструкции Восточного обхода

Март 12, 2010 Главный редактор 2

Основной целью исследований является выбор оптимальной схемы проекта реконструкции Восточного обхода. Для анализа были предложено два возможных варианта реконструкции существующего Восточного обхода.  Поставлена задача, произвести моделирования для так называемых «старой» и  «новой» схем движения транспорта. По результатам моделирования и анализа результатов рекомендовать к реализации одну из предложенных схем проекта реконструкции Восточного обхода. С целью более детального анализа конфигураций развязок на Восточном обходе весь реконструируемый участок  был разбит на следующие блоки-этапы:
1.     Моделирование участка Восточного обхода с развязками «Левшино» и «Голованово»;

2.     Моделирование участка  Восточного обхода с развязками «Новопермская ТЭЦ» и «Водозабор»;

Макромоделирование транспортных потоков.

Моделирование транспортных потоков на макроуровне осуществлялось для трех временных периодов: 2010, 2016 и 2030 годов. Прогнозирование во времени проводилось на основе расчета подвижности населения на прогнозный год. Расчет был произведен на основе статистических данных параметров подвижности и использования различных видов транспорта для Германии, предоставленных компанией Poyry, и данных для Италии, предоставленных компанией Systematica.
Результаты расчета изменения подвижности на 2016 и 2030 годы приведены в таблице 1.
Таблица 1. Изменение подвижности
населения Перми по временным периодам.

параметр

2009

2016

2030

уровень автомобилизации, авт./тыс. жителей

206

308

509

среднесуточный пробег одного автомобиля,
км

44

37

30

суммарный суточный пробег всех
автомобилей, км

9 077 539

11 391 781

15 270 000

общее количество корреспоненций

1 995 000

2 048 865

2 283 611

доля корреспонденций ИТ

0,55

0,612

0,607

кол-во корреспонденций ИТ

1 097 250

1 253 905

1 386 152

Для старой и новой схем проектов реконструкции Восточного обхода (ВО) были проведены расчеты интенсивности движения транспортных потоков на участках с помощью транспортной модели города Перми. Оценка качества функционирования улично-дорожной сети города в старой и новой схеме проекта реконструкции ВО, проводилась на основе расчета значения параметра – «среднее время реализации транспортных корреспонденций».
Результаты расчета среднего времени реализации транспортных корреспонденций приведены в таблице 2. Как видно из таблицы 2, итоговые значения среднего времени реализации транспортных корреспонденций указывают на то, вариант с новой схемой оказался лучше варианта со старой схемой для всех расчетных вариантов моделирования.
Таблица 2. Результаты расчета среднего времени реализации транспортных корреспонденций.

Расчетный год моделирования

среднее время реализации транспортных
корреспонденций, минут

новая схема

старая схема

2010

37,97212

37,98353

2016

42,28757

42,29212

2030

70,71528

70,72554

Данные по интенсивностям транспортных потоков были рассчитаны при помощи транспортной модели г. Перми, созданной в программном комплексе ptv vision® VISUM. Расчет интенсивностей транспортных потоков рассматриваемого участка проводился в утренний час пик. Результаты расчетов приведены на рис. 1-5.

Рис. 1. Интенсивности движения индивидуального транспорта на участке Восточного обхода с развязками «Левшино» и «Голованово». Новая схема организации. 2010 год, утренний час-пик, авт./час

Рис. 2. Интенсивности движения индивидуального транспорта на участке Восточного обхода с развязкой «Голованово». Старая схема организации. 2010 год, утренний час-пик, авт./час

Рис. 3. Интенсивности движения индивидуального транспорта на участке Восточного обхода с развязками «Новопермская ТЭЦ» и «Водозабор». 2010 год, утренний час-пик, авт./час

Рис. 4. Интенсивности движения индивидуального транспорта на участке Восточного обхода с развязкой «Ляды». 2010 год, утренний час-пик, авт./час

Рис. 5. Интенсивности движения индивидуального транспорта на участке Восточного обхода с развязкой «Уинская». 2010 год, утренний час-пик, авт./час

Микромоделирование транспортных потоков.

На основе данных натурных обследований транспортных потоков по Чусовскому мосту за 2009 год при моделировании была учтена структура транспортного потока. Данные были предоставлены Дорожным агентством Пермского края (рис. 6-7).

Рис. 6-7. Структура транспортного потока на Чусовском мосту.

Состав транспортного потока при проведении моделирования был также представлен процентным содержанием в нем различных транспортных средств и различными эксплуатационными характеристиками каждого вида транспортных средств.
По проекту реконструкции на Восточном обходе планируется повысить скоростной режим движения транспортных средств до 110 км/ч. При моделировании для транспортного потока, движущегося по Восточному обходу, был задан желаемый интервал скоростей от 90 км/ч до 110 км/ч .
Информация о допустимых скоростях движения транспортных средств на кривых различного радиуса на разных участках движения уточнялась путем запросов и консультаций со специалистами Дорожного агентства Пермского края (рис.8)

Рис. 8. Допустимые значения скорости  на развязке ВО – Новопермская ТЭЦ из «новой» схемы организации.
Геометрические модели сети созданы на основе проектных решений различных вариантов реконструкции Восточного обхода, представленных специалистами Дорожного агентства Пермского края. После создания геометрических моделей было произведена их загрузка рассчитанными интенсивностями транспортных потоков в прогнозе на 2010, 2016 и 2030 годы. По сравнению с 2010 годом интенсивности транспортных потоков были увеличены на 26% в 2016 году и на 60% в 2030 году.

Восточный обход с развязками « Голованово» – «Левшино»

Для каждого года оценивалось время реализации внутригородских и внешних городских корреспонденций. В качестве внутригородской корреспонденции для участка Восточного обхода – Голованово, Левшино выбран маршрут Голованово – Левшино и обратный ему. Внешние городские корреспонденции учитывались по Восточному обходу в двух направлениях. На рисунках 11-12 представлены графики, отражающие рост времени реализации транспортных корреспонденций для «старой» и «новой» схем организации Восточного обхода с развязками «Левшино» и «Голованово».

Рис.9 . Изменение времени реализации корреспонденции (в секундах) на участке ВО – Левшино, Голованово, выполненном по «старой» схеме организации.

Рис.10 . Изменение времени реализации корреспонденции (в секундах) на участке ВО – Левшино, Голованово, выполненном по «новой» схеме организации.
Увеличение интенсивностей транспорта к 2030 году оказывает минимальное влияние на тренд изменения времени реализаций корреспонденций по восточному обходу, как для «старой», так и для «новой» схем организации движения транспорта.
В «новой» схеме организации наблюдается увеличение времени реализации внутригородских корреспонденций, которое связано также с увеличившимися пересекающимися потоками на перекрестке, с которого осуществляется съезд с Восточного обхода на внутригородскую дорогу «Голованово – Левшино» (рис.11).

Рис.11 . Съезд с Восточного обхода на городскую дорогу «Голованово – Левшино»

Восточный обход с развязками « Новопермская ТЭЦ» – «Водозабор»

Данный участок выполнен также в двух схемах организации – «старой» и «новой», протяженности которых полностью совпадают на имитационных моделях. По результатам расчетов, большая часть внутригородских корреспонденций с Восточного обхода реализовывается через развязку «Новопермская ТЭЦ». Относительно этой развязки выбраны внутригородские маршруты  с обоих направлений Восточного обхода на Кислотные дачи. Внешние городские корреспонденции проходят по всей длине Восточного обхода на этом участке моделирования. Результаты представлены на рис.12-13:

Рис.12 . Изменение времени реализации корреспонденции (в секундах) на участке ВО – ТЭЦ, Водозабор, выполненном по «старой» схеме организации.

Рис.13 .Разворотное кольцо развязки «Новопермская ТЭЦ»
С 2016 года на 2030 год наблюдается существенное увеличение времени реализации всех корреспонденций на «старой» схеме, причиной этого является использование разворотных колец в организации движения. Также после проезда отнесенного левого поворота автомобили, перестраивающиеся в крайний правый ряд, значительно тормозят поток на Восточном обходе (рис.14).

Рис.14. Развязка «Новопермская ТЭЦ» в «новой» схеме организации.

Рис.15. Изменение времени реализации корреспонденции (в секундах)  на участке ВО – ТЭЦ, Водозабор, выполненном по «новой» схеме организации.

Макромоделирование на участке Восточного обхода с
развязками «Левшино» и «Голованово»

При прогнозировании интенсивности транспортных потоков во времени была выявлена следующая тенденция: к 2030 году Восточный обход начинает загружаться трафиком, который вынужденно перераспределяется на него из-за перегрузки участка Соликамский тракт – ул. Корсуньская (рис. 16).
Интенсивности движения транспорта на утренний час-пик для 2010 года представлены на рисунке 17. Интенсивности движения транспорта на утренний час-пик для 2030 года представлены на рис. 18.

Рис.16. Перегруженный участок дороги из м/р Левшино в м/р Голованово.

Рис.17. Интенсивности движения на пересечении Восточного обхода, Соликамского тракта и ул. Корсуньская, 2010 год, утренний час-пик, авт./час.

Рис. 18. Интенсивности движения на пересечении Восточного обхода, Соликамского тракта и ул. Корсуньская, 2030 год, утренний час-пик, авт./час.
В результате перегрузки данного участка Соликамского тракта в направлении от ул. Корсуньской на 3,5% уменьшается доля транспортного потока из м/р Голованово, едущего на Соликамский тракт и возрастает поток из м/р Голованово на Восточный обход. В результате Восточный обход частично используется для выполнения транспортных корреспонденций, для которых он не предназначен. Изменение распределения потока из м/р Голованово и его распределения приведены в таблице 3.
Таблица 3. Изменение распределения потока из м/р Голованово по годам.

Год

Суммарный поток из м/р Голованово

Поток из м/р Голованово на Соликамский тракт

Поток из м/р Голованово на Восточный обход

Процентное соотношение потоков из м/р Голованово на Соликамский
тракт и на Восточный обход

2010

610

313

298

51/49

2030

1090

571

517

47,5/52,5

Данная тенденция (использование жителями м/р Голованово Восточного обхода не по назначению) будет усугубляться с годами. Однако точное прогнозирование после 2030 проблематично, так как прогнозирование подвижности населения на такой дальний горизонт нельзя считать достаточно достоверным.

Моделирование работы участков восточного обхода на предельную пропускную способность и выявление «узких мест» проектов

Моделирование с полученными интенсивностями транспортных потоков для утреннего часа пик до 2030 года не выявляет проблемных мест в анализируемых схемах организации движения. Чтобы определить максимальную пропускную способность и найти узкие места в организации движения исходные интенсивности транспортных потоков в час пик увеличивались в 2, 3, 4 раза по сравнению с их загрузкой на 2010 год, при этом баланс распределение интенсивности на различных маршрутах не изменялся.

Восточный обход с развязками «Левшино» и «Голованово».

При моделировании оценивалась средняя скорость движения транспорта на всем участке и время полной задержки в движении потока.
Таблица 4. Результаты анализа «старой» схемы организации Восточного обхода с развязками «Левшино» и «Голованово».

Параметр

Исходная интенсивность (2010 год)

Увеличенная

 в 2 раза интенсивность

Увеличенная

 в 3 раза интенсивность

Увеличенная

 в 4 раза интенсивность

Средняя скорость

86.449

83.336

58.314

52.505

Время задержки

2.169

10.897

124.023

195.394

Основной причиной снижения параметров транспортной эффективности служит увеличение интенсивности транспортного потока на съезде на Восточный обход из м/р «Голованово». Из-за плотного потока по Восточному обходу транспортные средства не имеют возможности перестроения для продолжения своего движения. Вследствие этого возникает затор с этого направления.
Для новой схемы результаты анализа приведены в таблице 5.

Таблица 5. Результаты анализа
«новой» схемы организации Восточного обхода с развязками «Левшино» и
«Голованово».

Параметр

Исходная интенсивность (2010 год)

Увеличенная

 в 2 раза интенсивность

Увеличенная

 в 3 раза интенсивность

Увеличенная

 в 4 раза интенсивность

Средняя скорость

85.648

83.148

76.276

38.999

Время задержки

2.332

9.728

37.866

311.415

Четырехкратное увеличение интенсивностей транспортных потоков в «новой» схеме организации приводит к образованию затора на съезде с Восточного обхода на городскую дорогу «Левшино – Голованово», что в дальнейшем приводит к затору на самом Восточном обходе.

Восточный обход с развязками « Новопермская ТЭЦ» – «Водозабор»

Для выявления «узких» мест на этом участке было достаточно увеличения интенсивностей в 3 раза. При трехкратном увеличении на обеих схемах возникали заторы.

Таблица 6. Результаты анализа «старой» схемы организации Восточного обхода с развязками «Новопермская ТЭЦ» и «Водозабор».

Параметр

Исходная интенсивность (2010 год)

Увеличенная

 в 2 раза интенсивность

Увеличенная

 в 3 раза интенсивность

Средняя скорость

85.495

40.114

27.523

Время задержки

4.821

292.288

583.598

Как описывалось выше, пропускную способность и параметры транспортной эффективности узла снижает использование разворотных колец.
Таблица 7. Результаты анализа «новой» схемы организации Восточного обхода с развязками «Новопермская ТЭЦ» и «Водозабор».

Параметр

Исходная интенсивность (2010 год)

Увеличенная

 в 2 раза интенсивность

Увеличенная

 в 3 раза интенсивность

Средняя скорость

82.371

54.484

23.111

Время задержки

3.396

134.396

628.248

Затор образуется на правом съезде Восточного обхода с северного направления вследствие того, что плотный поток не дает возможности перестроения транспортным средствам (рис.19)

Рис.19. Образование затора на съезде с Восточного обхода в «новой» схеме организации на развязке «Новопермская ТЭЦ»

Выводы


Выявленные в результате моделирования проблемы функционирования реконструируемой части Восточного обхода возникают за пределами горизонта прогнозирования (2030 год). Таким образом, до 2030 года развязки обеспечивают эффективную работу реконструируемого участка Восточного обхода, за исключением развязки «Новопермская ТЭЦ» в «старой» схеме проекта реконструкции. На данной развязке уже к 2030 году возникают проблемы обеспечения скоростного режима 110 км/ч по Восточному обходу.
При анализе предельной пропускной способности лучшие результаты эффективности показали «новые» схемы проекта реконструкции и организации движения. Проблемы для новых схем движения начались после существенного увеличения интенсивностей (в 3 и 4 раза). Для дальнейшего улучшения работы предлагаемых схем организации движения требуются дополнительные проектировочные решения.

Поделиться