УДК 725.381

ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ ПОТОКОМ

Т.Ю. Боборыкина, ассистент, Национальный аэрокосмический университет “ХАИ”

Аннотация. Для оценки состояния транспортной системы введено понятие удельной динамической плотности и определены показатели для определения предельной ско-рости и предельной плотности транспортных средств.

Ключевые слова: плотность, скорость, динамический габарит, маневренный габа-рит, транспортный поток.

Введение На сегодняшний день в условиях рыночных от-ношений размещение фирм, организаций, пред-приятий имеет стихийный характер, что не всегда корректно для центров крупнейших городов со сложившейся архитектурно-планировочной за-стройкой. Существенно меняется динамика и со-стояние транспортного потока в сторону непро-гнозируемого изменения плотности. Это ведет к нарушениям функционирования транспортной сети и необходимости определения рациональных решений нормализации ситуации.

Анализ публикаций

Известные решения [1, 2] по улучшению функ-ционирования ТС крупных городов были направ-лены на разработку глобальных реконструкций и связаны со значительными затратами времени и средств. Обоснованных решений с учетом динамики из-менения состояния транспортной сети (ТС) и вы-бор показателей для оценки при жестких ограни-чениях по времени и ресурсам не проводилось.

Цель и постановка задачи Целью настоящей работы является установление возможных показателей оценки состояния функ-ционирования ТС. Такой оценкой, по нашему мнению, может быть определение величины ди-намической плотности транспортного потока и определяющих его характеристик. Динамическая плотность транспортного потока определяется количеством единиц транспортных средств , на участке конечной площади в единицу времени (сутки, час), т.е.

in

iω

2 2шт. шт.или м час м сек

iV

nIT⎡ ⎤= ⎢ ⎥ω ⎣ ⎦

и характеризует скорость изменения удельной плотности средств транспорта. В качестве меры при оценке состояния ТС долж-на быть принята нормативная удельная динами-ческая плотность, удовлетворяющая заданному состоянию. Возможные пути управления транспортным

потоком Одним из решений, обеспечивающим возмож-ность управления транспортным потоком, являет-ся фискальное (административное, законодатель-ное) ограничение параметров транспортного потока. Так, известное ограничение скорости не-которой предписанной [3] или нормV расчV для городских магистралей равно 120 км/час для ско-ростного движения и 80 км/час для регулируемого. Если допустить что управляемыми параметрами удельной динамической плотности являются: – скорость движения транспортных средств

, величина, которая также опре-

деляется действием совокупности различных факторов,

1( ( , )

n

iV V x t= ϕ∑ )

( , )x tiϕ ; – вид транспортного средства, отражаемого его габаритными размерами ,A B ; – условия использования транспортных средств, отражаемые разрывами (размерами) безопасного маневрирования (которые могут быть отне-сены к условно-постоянным), то, используя поня-тие динамического габарита [2] равного

,i ia b

дин норм[ ( )][V ]А а В bω = + + + , удельную динами-

ческую плотность можем представить как непре-рывное нахождение единицы движущегося транспорта в пределах зоны, равной динамиче-скому габариту, т.е.

нормнорм

.1

[ ( )][VI V A a B b=

+ + + ] (1)

Эта величина может быть принята в качестве нормативной или базовой. Размещение в этой зоне единиц транспорта меняет динамическую плотность средств транспорта в сторону увеличе-ния на той же площади

n

динω , что ведет к умень-шению скорости движения V. Поэтому

нормVnI I= V (2)

или

норм

1[ ( )][ ] [ ( )][i i i i

nV ]А а В b V А а В b

=+ + + + + +

, (3)

где ( ), (i i i i )A a B b+ + – средневероятное значение маневренных габаритов, определяемое структу-рой транспортного потока и условиями движения. При , что соответствует определе-нию понятия динамический габарит.

нормV V= 1n =

Вследствие зависимости величин и от ско-рости движения, т.е. уравнение (3) может быть упрощено, если [ ] . Так как габарит по фронту практически меня-ется незначительно. Тогда из равенства (3) получаем

ia iв( ), ( )i ia V в V

[ i iB b B b+ = + ])(B b+

норм

.[ ([ ( )]i i

V )]А аn

V A a+ +

=+ +

(4)

Так как предельному количеству средств транс-порта соответствует значение (полная остановка), то из (3) и (4):

предn 0V =

нормдин

предманев

1V

nА а

ω= =ω +

+

U

. (5)

Т.е. предельное количество средств транспорта равно отношению динамического габарита к ма-невренному и определяется нормативным значе-нием скорости движения, структурой транспорт-ных средств и условиями вождения. Уравнение (2) или (3) позволяет учесть влияние положительных и отрицательных факторов на состояние транспортного потока и величину это-го отклонения от нормативного.

В качестве такого показателя целесообразно при-нять значение предельно допустимой скорости транспорта для выполнения заданной целевой задачи. Например, перемещение со скоростью больше или равной скорости пешехода , т.е.

. Поэтому из уравнения (3) предельная насыщенность транспортного потока :

UпредV ≥

n∑

1j

mn n∑ = ∑ ;

пред

,( )

( )jj

m V A an

U A ai+ +

≤∑+ +

(6)

т.е. равна отношению динамических габаритов. Если в общем случае находящийся в исследуемой зоне транспорт движется со скоростью 0 нормiV V≤ ≤ , то

1 1

1

1 1

[ ( )]

[ ( )

nm i

im

j nm i

j

V A an n

U A a∑

+ +∑ ∑≤ ≤∑

+ +∑ ∑ ] (7)

или приближенно

ср ср

ср

,( )( )

V A an

U A a∑

+ +≤

+ + (8)

где – средневероятное значение скорости движения транспорта;

срV

ср( )A a+ – средневероят-ное значение габарита по ходу движения. Согласно нашим исследованиям и проведенным ранее [1], диапазон изменения скорости движения транспортных средств меняется в пределах

норм0 1,5V V≤ ≤ в зависимости от вида транспорта, а средневероятное значение и от доли этого вида транспорта в общем потоке (см. рис. 1). Средневероятное значение скорости и маневрен-ного габарита определяется по уравнениям

1 1

m n

i i

i

V PV

P=∑ ∑∑

, ср

( )( ) i i i

ii

.A a P

A aP+

+ = ∑∑

Из уравнений (6) – (8) следует, что для повыше-ния предельной плотности (насыщенности) необ-ходимо увеличение средневероятной скорости. Поэтому, в критических местах следует ожидать увеличения количества случаев превышения скорости.

0,0000,0500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,500

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

1,400 V/Vн

Pi

индивидуальный легковой транспортcпециальный легковыеобщественный автотранспортэлектротранспорт

Рис. 1. Скорость движения транспортных средств

по видам (на примере г. Харькова, ул. Сум-ская 24-100)

Рациональный выбор должен отражать тен-денцию развития автотранспорта, например, в увеличении количества транспортных средств на 1000 жителей в данной зоне (рис. 2).

предV

Одновременно средством разгрузки является выде-ление полос движения с повышенной скоростью.

Выводы

Состояние функционирования улично-дорожной сети может быть определено по величине удель-ной динамической плотности транспортных средств и, в частности, предельной скорости движения или предельной плотности транспорт-ных средств. Средневероятные значения при-дельной плотности зависят от вида транспорта и доли этого транспорта в потоке. Поэтому, вторым направлением управления транспортным потоком является уменьшение соб-ственного габарита А и В средства транспорта и разрывов безопасности и b за счет технических решений и автоматизации при движении и манев-рировании. Примерами управления, по этому направлению, транспортным потоком так же может являться уменьшение собственного габарита, установка сенсоров и автоматов управления.

a

0

100

200

300

400

500

600

1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2004

уровень автомобилизации

по стране

0

10

20

30

40

50

скорость

автом

обилей

в центре города

США ВеликобританияФранция РоссияУкраина ЛитваГермания Нью-ЙоркЛондон ПарижМосква КиевКаунас Мюнхен

Рис. 2. Изменение скорости движения в центрах

крупнейших городов по данным уровня ав-томобилизации различных стран за период 1960–2004 г.

Литература

1. Завальный А.В. Обоснование характеристик

магистралей преимущественно грузового движения: Дис ... к.т.н.: 05.23.11 – Х., 1991. – 137 с.

2. Черепанов В.А. Транспорт в планировке горо-дов. – М.: Стройиздат, 1981. – 216 с.

3. ДБН 360-92. Державні будівельні норми Укра-їни. Містобудування. Планування і забудова міських і сільських поселень. – введ. 17.04.92. – К.: Мінінвестбуд України, 1992. – 67 с.

Рецензент: Е.В. Нагорный, профессор, д.т.н., ХНАДУ. Статья поступила в редакцию 24 января 2005 г.