Обґрунтування методу розподілу транспортних потоків при мікромоделюванні пунктів збору оплати за проїзд

Опубліковано:
Номер: Випуск 27(2023)
Розділ: Транспортні технології
Cторінковий інтервал статті: 267–278
Ключові слова: детальне транспортне моделювання, динамічний розподіл потоків, пункт збору оплати за проїзд, PTV Vissim, статичні маршрути, Toll Collection Plaza (TCP)
Як цитувати статтю: Сістук В. О., Беспалов Д. О., Бойко В. В., Тарасюк В. П., Костенко Н. П. Обґрунтування методу розподілу транспортних потоків при мікромоделюванні пунктів збору оплати за проїзд. Дороги і мости. Київ, 2023. Вип. 27. С. 267–278.
Як цитувати статтю (references): Volodymyr Sistuk, Dmytro Bespalov, Vitalii Boyko, Volodymyr Tarasuik, Nataliia Kostenko. Substantiation of the method of traffic flows distribution in microsimulation of toll collection plazas. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2023. Iss. 27. P. 267–278 [in Ukrainian].

Автори

Київський національний університет будівництва і архітектури, м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-0778-5627
Київський національний університет будівництва і архітектури, м. Київ, Україна
Криворізький національний університет, м. Кривий Ріг, Україна
https://orcid.org/0000-0003-4907-4265
Київський національний університет будівництва і архітектури, м. Київ, Україна
http://orcid.org/0000-0003-4762-5668

Анотація

Вступ. Практика стягування плати за проїзд автомобільними дорогами для компенсації витрат на будівництво та експлуатацію доріг відома з давніх часів. Традиційний підхід до збору плати за проїзд на автомагістралях полягає у тому, що транспортні засоби мають зупинятися й здійснювати оплату у відповідному пункті збору (Toll Collection Plaza — TCP). При цьому традиційно розрізняють дві системи оплати: відкриту, у якій водій сплачує за проїзд усієї платної ділянки, та закриту, у якій при виїзді на платну автомагістраль водій зобов’язаний взяти квиток у початковому пункті (станції) оплати і повернути його при виїзді з автомагістралі у кінцевому пункті оплати, сплативши за фактично пройдену відстань. В обох системах неодмінно виникають затримки транспортних засобів у TCP. У зв’язку з цим, перед транспортними планувальниками та інженерами з проєктування доріг постає ряд актуальних задач, таких як визначення впливу пунктів оплати за проїзд на рівень обслуговування, пропускну здатність та інші показники руху на автомагістралях, технології стягнення плати за проїзд, оцінку впливу конфігурації TCP на показники руху транспортних потоків в зоні TCP та у всій транспортній мережі.

Проблематика. Одним із сучасних методів дослідження та оцінки стану дорожнього руху у пунктах збору оплати за проїзд є проведення детального транспортного моделювання дорожньої мережі або одиничних TCP. У той же час, надійність даного інструменту аналізу визначатиметься не тільки параметрами калібрування імітаційної моделі, а й якістю прийнятого розподілу транспортних потоків.

Мета. Метою роботи є обґрунтування методу розподілу транспортних потоків при розробці детальної транспортної моделі пунктів збору оплати за проїзд у програмному забезпеченні PTV Vissim.

Матеріали та методи. Виконано моделювання сценаріїв одиничних TCP у PTV Vissim, які відрізняються кількістю смуг руху, підходами для відтворення мережі та застосованими методами розподілу транспортних потоків.

Результати. Вирішена актуальна науково-прикладна задача обґрунтування методу розподілу транспортних потоків при детальному транспортному моделюванні пунктів збору оплати за проїзд у PTV Vissim. Виконано аналіз можливостей методів відтворення руху у TCP за допомогою статичних маршрутів, динамічного розподілу потоків, COM-інтерфейсу PTV Vissim для динамічного розподілу руху, маршрутів «Пункти збору плати за проїзд». У моделях TCP із кількістю смуг від 3 до 6 із статичними маршрутами та динамічним розподілом потоків перевірено реалістичність поведінки водіїв при виборі смуги руху у TCP. Виконано аналіз затримок транспортних засобів (ТЗ) у детальних транспортних моделях TCP для порівняння результатів транспортного моделювання при використанні статичних маршрутів та динамічного розподілу потоків.

Висновки. Проведені дослідження показали, з урахуванням реалістичності відтворення поведінки водія, трудомісткості розроблення моделі, залежності від вихідних даних, отриманих показників руху та інших факторів, оптимальними методами задавання руху у  детальних транспортних моделях TCP є динамічний розподіл потоків або використання статичних маршрутів на відокремлених смугах TCP.

Посилання

  1. Modeling Toll Plaza Behavior Using Queuing Theory URL: https://sites.math.washington.edu/~morrow/mcm/cary05.pdf (дата звернення: 26.01.2023).
  2. PTV Vissim 11 user manual. PTV AG, Karlsruhe, Germany. 1526 p. URL: https://pdfcoffee.com/vissim-11-manual-2-pdf-free.html (дата звернення: 26.01.2023).
  3. Astarita V., Florian M. and Musolino G. A microscopic traffic simulation model for the evaluation of toll station systems. IEEE Intelligent Transportation Systems. Proceedings (Cat. No.01TH8585). 2001. P. 692–697. DOI: 10.1109/ITSC.2001.948744.
  4. Ceballos Gustavo and Owen Curtis. Queue Analysis at Toll and Parking Exit Plazas: A Comparison between Multi-server Queuing Models and Traffic Simulation. URL: http://www.ptvamerica.com/docs/VISSIMQueueAnalysis.pdf (дата звернення: 26.01.2023).
  5. Russo Christopher. The Calibration And Verification Of Simulation Models For Toll Plazas. Electronic Theses and Dissertations. Roma, 2019. 3480.
  6. Shanchuan Yu & Yuchuan Du & Jindong Wang & Yishun Li & Yong Zhu. Simulation-Based Optimization for the Operation of Toll Plaza at Car Park Exit with Mixed Types of Tollbooths and Waiting-Time-Dependent Service. Journal of Advanced Transportation. 2021. P. 1–27. DOI: 10.1155/2021/6674037.
  7. He L., Wu Y., Zeng X. and Yang A. The design of toll plaza using the combination of modeling and simulation. Proceedings of 2011 IEEE International Conference on Grey Systems and Intelligent Services. 2011, P. 744–747. DOI: 10.1109/GSIS.2011.6044043.
  8. Teruaki Ito. Process simulation approach to design and evaluation of toll plaza with ETC gates. Poland, 2004. URL: https://ijssst.info/Vol-06/No-5/Ito.pdf (дата звернення: 26.01.2023).
  9. Surbakti Medis & Satria Tadeus. Simulation of queue length on Amplas Entrance Toll before and after the ramp off development with Vissim software. MATEC Web of Conferences. 2008. P. 35–37. DOI: 181.07002.10.1051/matecconf/201818107002.
  10. Malipatil Naveen & Avati Soumya & Nanjegowda Vinay & Siddaraju Sunil. Application of Queuing Theory to a Toll Plaza-A Case Study. Transportation Research. 2020. P. 343–354. DOI: 10.1007/978-981-32-9042-6_27.
  11. Emad Ali & Ismail Amiruddin & Borhan Muhamad & Ishak Siti. Modelling and optimizing of electronic toll collection (ETC) at Malaysian toll plazas using microsimulation models. International Journal of Engineering & Technology. 2018. P. 345–347. DOI: 7.2304-2308.10.14419/ijet.v7i4.14338.
  12. PTV Vissim: Tollplaza Simulation using COM Interface. URL: https://www.wdmtraffic.com/vs/ptv-vissim-tollplaza-simulation-using-com-interfac (дата звернення: 26.01.2023).
  13. МР Б.2.2-37641918-928:2022 Методичні рекомендації з моделювання транспортних потоків під час оцінювання ефективності проєктних рішень щодо дорожньої інфраструктури. Київ, 2022.  47 с. (Інформація та документація).