Моделирование организации движения на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная.

Объектом исследования является перекресток Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная (рис. 1). В область моделирования попадают пересечения улиц Шоссе Космонавтов – ул. Малкова, Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная, Шоссе Космонавтов – ул. Советской Армии, Шоссе Космонавтов – ул. 9го мая и Шоссе Космонавтов – ул. Кавалерийская.

Рис. 1.Перекресток Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная.

Исходными материалами для моделирования существующей ситуации и разработанных проектов являются проект планировки УДС на перекрестке, предоставленный Департаментом дорог и транспорта Администрации г.Перми, и данные об интенсивности и структуре транспортного потока. Данные об интенсивности были получены на основе 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) время. Единицы измерения, приведенные на картограммах, соответствуют легковым автомобилям в час.

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

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

Информация об интенсивности движения общественного транспорта (ОТ) на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная приведена на рисунке 4.

Рис. 4. Интенсивность движения общественного транспорта в час пик.

На рисунке 4 обозначено количество единиц общественного транспорта, следующего в определенный район.
На перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная расположен пешеходный переход через Шоссе Космонавтов (рисунок 5). В утренний (08.30-09.30) и вечерний часы пик (18.00-19.00) количество пешеходов, использующих данный переход, составляет 3 человека в час.

Рис. 5. Пешеходный переход через Шоссе Космонавтов: в направлении Ипподрома.

В зону моделирования попадает еще один пешеходный переход через Шоссе Космонавтов, где интенсивность движения пешеходов также составляет 3 человека в час как в утренний (08.30-09.30), так и вечерний (18.00-19.00) часы пик.

Рис. 6. Пешеходный переход через Шоссе Космонавтов: в направлении Центрального рынка.

Основной проблемой на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная является образование заторов на ул. Подлесная. Эта проблема наглядно представлена на рисунке 1. Затор образуется вследствие того, что с ул. Подлесной следует большой поток транспортных средств, который по правилам дорожного движения должен уступить дорогу транспортным средствам, движущимся по Шоссе Космонавтов, так как на данном участке УДС размещен знак 2.4 «уступите дорогу». Улицу Подлесную используют жители м/р Парковый, м/р Заостровка и Закамска для совершения трудовых корреспонденций. Необходимо предложить вариант организации движения на данном перекрестке, при котором ситуация на данном участке УДС улучшится, количество заторов сократится.

Моделирование существующей и проектных схем организации дорожного движения на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная.
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 на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная.

Фрагмент области моделирования существующей ситуации движения на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Малкова представлен на рисунке 7.

Рис. 7. Существующая ситуация. Перекресток Шоссе Космонавтов – ул. Малкова.

При моделировании существующей ситуации подтвердилась проблема образования заторов на ул. Подлесная.
Далее предложены 3 проекта организации дорожного движения на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная.

Проект 1

Проектная схема организации дорожного движения на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная предусматривает организацию светофорного регулирования. Также переносится пешеходный переход через Шоссе Космонавтов к островку безопасности, для того чтобы не создавать помех для движения транспорта с ул. Подлесная.
Организация светофорного регулирования для Проекта 1 представлена на рисунках 8, 9. На рисунке 8 приведены схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная.

Рис.8. Схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов (Проект 1). Перекресток Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная.

Стоит отметить, что были внесены изменения в работу светофоров на остановке «9-го мая». Данное решение принято для обеспечения синхронизации работы светофоров на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная и на остановке «9-го мая».
На рисунке 9 приведены схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов на остановке «9-го мая».

Рис.9. Схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов (Проект 1). Остановка «9-го мая»

Работа светофоров скоординирована таким образом, что поток транспортных средств с ул. Подлесной свободно уходит на Шоссе Космонавтов в сторону Центрального рынка.
Общая продолжительность цикла составляет 96 секунд.

Проект 2

Проектная схема организации дорожного движения на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная предусматривает организацию светофорного регулирования. Также переносится пешеходный переход через Шоссе Космонавтов к островку безопасности, для того чтобы не создавать помех для движения транспорта с ул. Подлесная. В отличие от Проекта 1, светофорный объект перед исследуемым перекрестком установлен только на Шоссе Космонавтов. В такой ситуации на некоторое время сдерживается большой поток транспортных средств, следующий по Шоссе Космонавтов в сторону Ипподрома.
Организация светофорного регулирования для Проекта 2 представлена на рисунках 10, 11. На рисунке 10 приведены схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная.

Рис.10. Схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов (Проект 2). Перекресток Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная

Как и в Проекте 1, были внесены изменения в работу светофоров на остановке «9-го мая». Это сделано для обеспечения синхронизации работы светофоров на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная и на остановке «9-го мая».
На рисунке 11 приведены схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов на остановке «9-го мая».

Рис.11. Схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов (Проект 2). Остановка «9-го мая»

Работа светофоров скоординирована таким образом, чтобы поток транспортных средств с ул. Подлесной свободно уходил на Шоссе Космонавтов в сторону Центрального рынка.
Общая продолжительность цикла составляет 96 секунд.

Проект 3

Проектная схема организации дорожного движения на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная предусматривает организацию светофорного регулирования. Также переносится пешеходный переход через Шоссе Космонавтов к островку безопасности, для того чтобы не создавать помех для движения транспорта с ул. Подлесная. Этот вариант является доработкой Проекта 1. В Проекте 3 дополнительно появляется светофорный объект перед выездом на Шоссе Космонавтов (в сторону Центрального рынка).
Организация светофорного регулирования для Проекта 3 представлена на рисунках 12, 13. На рисунке 12 приведены схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная.

Рис.12. Схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов (Проект 3). Перекресток Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная

На рисунке 13 приведены схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов на остановке «9-го мая».

Рис.13. Схема расстановки светосигнальных установок и график переключения головок светофорных объектов (Проект 3). Остановка «9-го мая»

Общая продолжительность цикла составляет 96 секунд.

Анализ результатов моделирования

Далее представлен сравнительный анализ проектов организации дорожного движения и существующей ситуации. Анализ проводился на основе результатов моделирования в утренний (08.30-09.30) и вечерний (18.00-19.00) часы пик (таблицы 1,2). Анализ и сопоставление качества функционирования рассматриваемых проектов проведены по следующим параметрам:
• Полное время в пути
(время проезда всех транспортных средств через сеть, включая время ожидания или время остановки);
• Общее время задержки
(время задержки всех транспортных средств);
• Общее время остановок
(время остановок всех транспортных средств);
• Количество невведенных ТС
(количество транспортных средств, не покинувших моделируемый транспортный узел в течение часа);
• Количество остановок
(количество остановок для всех транспортных средств, кроме остановок на остановочных пунктах городского пассажирского транспорта общего пользования и автостоянках);
• Количество транспортных средств в сети
(среднее количество транспортных средств в сети);
• Количество транспортных средств, покинувших моделируемый транспортный узел в течение часа
(подробнее в пункте 4.1);
• Общий отрезок пути
(общее, до сих пор пройденное расстояние);
• Среднее число остановок транспортного средства
(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 вариантов( утренний час пик)

Таблица 2.

Результаты сравнительного анализа вариантов ( вечерний час пик)

Количество выехавших ТС

Расчетный параметр определяет количество транспортных средств, покинувших моделируемый транспортный узел за час для каждого возможного направления.
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 четырех ситуаций (существующая и проектные) представлено на диаграммах (рисунки 14, 15).

Рис. 14. Диаграмма количества выехавших ТС. Утренний час пик (08.30-09.30).

Проведенный сравнительный анализ проектов показывает, что количество выехавших транспортных средств в Проекте 3 в утренний час пик (с 08.30 – 09.30) больше, чем количество выехавших транспортных средств в существующей ситуации и остальных рассматриваемых проектах. Поэтому можно сделать вывод о том, что пропускная способность моделируемого узла в утренний час пик (08.30-09.30) возрастет при реализации предложенной схемы организации дорожного движения (Проект 3).

Рис. 15. Диаграмма количества выехавших ТС. Вечерний час пик (18.00-19.00).

Проведенный сравнительный анализ проектов показывает, что количество выехавших транспортных средств в Проекте 2 в вечерний час пик (18.00-19.00) больше, чем их количество в существующей ситуации и остальных рассматриваемых проектах. Поэтому можно сделать вывод о том, что пропускная способность моделируемого узла в вечерний час пик (18.00-19.00) возрастет при реализации предложенной схемы организации дорожного движения (Проект 2).

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 рассматриваемые проекты) представлено на диаграммах (рисунки 16,17).

Рис. 16. Диаграмма Среднего времени задержки. Утренний час пик (08.30-09.30).

Из анализа диаграммы видно, что среднее время задержки транспортных средств в утренний час пик (08.30-09.30) наименьшее в Проекте 3. Таким образом, по параметру «среднее время задержки» предложенную схему организации движения (Проект 3) можно считать более эффективной, чем существующую схему и остальные рассматриваемые проекты организации движения в утренний час пик (08.30-09.30).

Рис. 17. Диаграмма Среднего времени задержки. Вечерний час пик (18.00-19.00).

Из анализа диаграммы видно, что среднее время задержки транспортных средств в вечерний час пик (18.00-19.00) наименьшее в Проекте 2. Таким образом, по параметру «среднее время задержки» предложенную схему организации движения (Проект 2) можно считать более эффективной, чем существующую схему и остальные рассматриваемые проекты организации движения в вечерний час пик (18.00-19.00).

Средняя скорость

Рассматриваемый параметр определяет среднюю скорость транспортных средств (км/ч) на исследуемом участке.
Средняя скорость транспортных средств для рассматриваемых ситуаций (существующая ситуация и рассматриваемые проекты) представлена на диаграммах (рисунок 18, 19).

Рис. 18. Диаграмма средней скорости. Утренний час пик.

Диаграмма показывает, как изменилась средняя скорость. При предложенной организации движения (Проект 3) средняя скорость в утренний час пик (08.30-09.30) самая высокая. Таким образом, по параметру «средняя скорость» предложенную схему организации движения (Проект 3) можно считать более эффективной, чем показатели «средней скорости» существующей ситуации и остальных рассматриваемых проектов в утренний час пик (08.30-09.30).

Рис. 19. Диаграмма средней скорости. Вечерний час пик (18.00-19.00).

Диаграмма показывает, как изменилась средняя скорость. При предложенной организации движения (Проект 2) средняя скорость в вечерний час пик (18.00-19.00) самая высокая. Таким образом, по параметру «средняя скорость» предложенную схему организации движения (Проект 2) можно считать более эффективной, чем показатели «средней скорости» для существующей ситуации и остальных проектов организации движения в вечерний час пик (18.00-19.00).

Выводы и рекомендации по организации дорожного движения на перекрестке Шоссе Космонавтов – ул. Подлесная

В результате проведенного на созданных транспортных моделях сравнительного анализа описанных проектов, можно отметить, что наиболее эффективными с точки зрения организации работы перекрестка являются проекты 2 и 3.
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 2 количество выехавших ТС составило 4562 ТС, для Проекта 3 – 4740 (разница 178 транспортных средств). Следующий анализируемый параметр – средняя скорость – для Проекта 2 составляет 15,928 км/ч, а для Проекта 3 – 17,016 км/ч (разница между проектами – 1,088 км/ч). Среднее время задержки в Проекте 2 составляет 161,735 секунд, а в Проекте 3 – 147,817 секунд (в Проекте 2 на 13,918 секунд время задержки больше).
Далее рассматривался вечерний час пик (18.00-19.00). Для Проекта 2 количество выехавших ТС составило 4689 ТС, для Проекта 3 – 4674 (разница между проектами 2 и 3 – 15 транспортных средств). Следующий анализируемый параметр – средняя скорость движения для Проекта 2 составляет 24,835 км/ч, а для Проекта 3 – 23,939 км/ч (разница 0,896 км/ч). Затем было проанализировано среднее время задержки: для Проекта 2 – 78,365 секунд, а для Проекта 3 составило 84,059 секунд (в Проекте 3 на 5,694 секунд время задержки больше).
Повышение эффективности работы данного перекрестка связано с организацией работы светофорного регулирования.
В проектных схемах особое внимание было уделено организации свободного выезда транспортных средств с ул. Подлесной. Благодаря расстановке светофорных объектов происходит устранение заторов на ул. Подлесной, что сокращает время задержки транспортных средств практически в два раза.
Различия в эффективности функционирования, выявленные в ходе моделирования работоспособности проектов 2 и 3 по таким параметрам, как: количество выехавших ТС, средняя скорость и среднее время задержки, как мы видим из представленного анализа, незначительны. Однако с точки зрения экономического фактора, наименее затратным является проект 2, поскольку в нем предусмотрено использование меньшего количества светосигнальных установок.
Проект 2 является предпочтительным с точки зрения анализируемых выше технических показателей эффективности работы перекрестка, а также является более рентабельным с экономической точки зрения.