Одна из наших с Николаем Николаевичем Осетриным статей. Была написана для конференции еще в 2009 году. Тем не менее, не утратила своей актуальности.

В статье дается определение параметрам, необходимым для оценки режима движения транспортного и пешеходного потоков на пересечениях городских магистралей в разных уровнях. Приводятся рекомендации по их сбору и последующей обработке.

Важнейшим аспектом в ходе строительства или реконструкции какого-либо дорожно-транспортного узла, является качественный сбор исходной информации. Главным критерием качества в этом случае выступает максимальное соответствие собранных данных реальной картине на узле.
Объектами для исследования движения транспортных и пешеходных потоков нами были выбраны самые сложные элементы – узлы на магистральной сети городов – пересечения городских магистралей в разных уровнях.

Для того, чтобы получить качественные показатели, необходимо правильно выбрать тот набор характеристик, который является наиболее важным для дальнейшего исследования особенностей движения транспорта и пешеходов на пересечениях городских магистралей в разных уровнях. Здесь важно определить набор упрощающих допущений: так, например, рассмотрение цвета автомобилей могло бы повысить реальность модели движения транспортных потоков, однако он, очевидно, не влияет на функционирование дорожной системы в такой степени, чтобы эта информация могла прибавить что-либо к решению практической задачи.
Дональд Дрю в своей книге «Теория транспортных потоков и управление ими» высказывает предположение, что при моделировании работы развязки высокого класса, где исключается взаимное влияние потоков автомобилей и влияние потока автомобилей на пешеходов, возможно, достаточно промоделировать движение в одном направлении. Это утверждение вызывает некоторые сомнения, т.к. транспортный поток в пределах пресечения, пускай даже самого высочайшего класса, формирует свой уникальный режим движения. Наличие значительных долей право- и левоповоротных потоков, точек примыканий и ответвлений, диктует определенный набор дополнительных характеристик, которые нуждаются в пристальном рассмотрении.

Параметры, необходимые для моделирования транспортных потоков и оценки режимов движения на пересечениях магистралей, можно разделить на 3 категории:

• геометрические характеристики дороги;
• параметры транспортного и пешеходного потоков;
• поведение системы «автомобиль-водитель».

Важными геометрическими характеристиками являются тип пересечения, конфигурация съездов, характеристики кривых, продольные уклоны, число полос движения, угол примыкания и ответвления съездов, наличие и длина полос разгона (торможения), наличие «узких мест», обеспечение условий видимости, расположение средств регулирования движения.

Основными параметрами транспортного потока являются скорость, интенсивность и плотность. Скорость автомобиля оказывает существенное влияние на выполняемые им маневры. Интенсивность и плотность потока определяют продольное и поперечное расположения автомобилей в потоке. Эти 3 параметра и определяют режим движения на всех элементах улично-дорожной сети городов.

Основными параметрами пешеходного движения в пределах пересечения магистралей в разных уровнях являются наличие и количество точек пересечения транспортного и пешеходного потоков, интенсивность пешеходного движения, наличие точек тяготения для пешеходов в пределах или вблизи рассматриваемого дорожно-транспортного узла.
Что касается системы «автомобиль-водитель», то все ее параметры связаны с возможностями, потребностями и характеристиками водителя и автомобиля. Наиболее полно набор этих параметров раскрывается в сложной психофизической поведенческой модели Вайдеманна, которую мы впоследствии рассмотрим в составе программного комплекса для моделирования транспортных потоков – PTV Vision® VISSIM.

На сложных узлах и перегонах целесообразно осуществлять сбор информации, касаемо интенсивности потока автомобилей, а также таких показателей, как плотность, скорость, интервалы между транспортными средствами в потоке с помощью видеосъемки.
Как уже упоминалось выше, в теории транспортных потоков основными характеристиками последних выступают такие показатели, как скорость, интенсивность и плотность. С помощью видеокамеры и при наличии хорошо подобранного ракурса можно с легкостью снять эти 3 показателя единовременно для последующей обработки. Данный метод экспериментально применялся 27.03.09 на ул. Черновола в г. Киеве на подходе к развязке в разных уровнях между Воздухофлотским проспектом и проспектом Победы. Суммарно, было отснято более 100 минут видео. Весь перегон был разбит на 8 участков по 25 метров. Были определены основные параметры транспортного потока, которые сведены в графики.
В ходе оценки функционирования дорожно-транспортного узла важными характеристиками являются так называемые показатели эффективности. Они очень важны для проектировщика, т.к., вероятно, позволят внести определенные поправки в методику выбора планировочного решения. К этим параметрам относятся: время в пути и скорость движения (средние значения, дисперсия и распределения), число переходов в соседний ряд на автомобиль в секунду, средняя длина очереди автомобилей, уровень обслуживания и так называемый шум ускорения в исследуемой системе. Рассмотрим последний параметр подробнее.

«Шум ускорения» в теории транспортного потока принят, как показатель качества движения. По-существу, он является показателем равномерности движения. По дороге с малой интенсивностью движения водитель едет равномерно, с удобной для него скоростью. При увеличении интенсивности потока до уровня, когда ограничивается желаемая скорость движения, водитель вынужден то разгоняться, то притормаживать, перестраиваться в другой ряд и т.п., что приводит к более заметному отклонению скорости от равномерной. Таким образом, шумом ускорения является среднее квадратичное отклонение ускорения и его можно рассматривать как отклонение скорости автомобиля от равномерной и принять за показатель равномерности движения. На наш взгляд, этот показатель может представлять особую значимость в качественной оценке движения транспортного потока на пересечениях городских магистралей в разных уровнях, ведь он позволяет, другими словами, сравнить существующее положение вещей с неким эталоном. Так же шум ускорения полезен и в оценке перегрузок на улично-дорожной сети и на ее элементах.
После сбора исходных данных их необходимо должным образом обработать и интерпретировать. Действенным в этом случае может оказаться имитационное моделирование.

Имитационное моделирование — это метод, позволяющий строить модели, описывающие процессы так, как они проходили бы в действительности. Такую модель можно «проиграть» во времени как для одного испытания, так и заданного их множества. При этом результаты будут определяться случайным характером процессов режима движения транспортных и пешеходных потоков. По этим данным можно получить достаточно устойчивую статистику касаемо последних.

Важно понимать, для каких конкретно целей выполняется моделирование транспортных потоков. Это или получение картинки (видеоролика) с изображением движения каждой конкретной транспортной единицы, с целью представления об общей картине на исследуемом участке, либо же путь к поиску решения фундаментальных вопросов теории транспортных потоков. При этом авторы не ставят целью подвергать проверке фундаментальные законы последней. Цель исследования состоит в том, чтобы выявить определенные закономерности в движении транспортного и пешеходного потоков на пересечении городских магистралей в разных уровнях, получить эффективный набор инструментов в виде методического материала и математических моделей для оценки существующего положения и разработки эффективных рекомендаций по проектированию и реконструкции дорожно-транспортных узлов.

Выделим следующие перспективные направления для исследования движения транспорта и пешеходов на пересечениях городских магистралей в разных уровнях:

• Адаптация средств моделирования к отечественным условиям. Как правило, на сегодняшний день, разработчики программного обеспечения, связанного с изучением транспортного потока – страны Запада. В свои формулы для системы «человек-автомобиль» они закладывают параметры, усредненные для условий их городов. Соответственно, менталитет наших водителей и параметры среднего автомобиля для постсоветских стран может в какой-то степени отличаться. Выявить эту степень отличия или ее отсутствие – одна из перспективных и важных задач.
• Разработка рекомендаций по улучшению существующей на сегодняшний день нормативной базы. В существующие формулы для расчета пропускной способности, а также в нормативные величины заложены значительные коэффициенты запаса касаемо определения динамического габарита автомобилей в транспортном потоке. Бесспорно, так и должно быть. Но продольное и поперечное (по полосам движения) распределение автомобилей на участках улично-дорожной сети вносят свои коррективы. Транспортный поток распределяется стохастическим образом, интервалы между транспортными средствами минимальны. Все это должно быть учтено и через поправочные коэффициенты внесено в существующие методики расчетов.
• Разработка новых методических материалов. Значительное количество имеющихся на сегодняшний день методических материалов требуют проверки и уточнения.

Движение транспортного и пешеходного потоков на пересечениях городских магистралей в разных уровнях имеет ряд особенностей, которые в конечном итоге влияют на пропускную способность всей улично-дорожной сети города в целом. Важно правильно определить, обработать и дать оценку этим параметрам.

Список использованной литературы

1. Семенов В.В. Математическое моделирование динамики транспортных потоков мегаполиса. http://spkurdyumov.narod.ru/Mat100.htm#Ma316.
2. Семенов В.В. Смена парадигмы в теории транспортных потоков. ИПМ им. М.В.Келдыша РАН. М., 2006.
3. Дрю А. Теория транспортных потоков и управление ими. “Транспорт”, 1972 г., стр. 1-424
4. Метсон Т. Организация движения. Научно-техническое издательство министерства автомобильного транспорта и шоссейных дорог РСФСР, Москва 1960 г., стр. 1-462