Визначення місць утворення заторів за допомогою гідродинамічної моделі та залежностей транспортного потоку

Опубліковано:
Номер: Випуск 22(2020)
Розділ: Транспортні технології
Cторінковий інтервал статті: 214-224
Ключові слова: гідродинамічна модель, затор, моделювання, пропускна здатність, транспортний потік
Як цитувати статтю: Нагребельна Л. П. Визначення місць утворення заторів за допомогою гідродинамічної моделі та залежностей транспортного потоку // Дороги і мости. Київ, 2020. Вип. 22. С. 214-224.
Як цитувати статтю (references): Liudmyla Nahrebelna Determination of places of congestion occurrence by hydrodynamic model and dependences of traffic flow // Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2020. Iss. 22. P. 214-224 [in Ukrainian].

Автори

Державне підприємство «Державний дорожній науково-дослідний інститут імені М.П. Шульгіна» (ДП «ДерждорНДІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-5615-9075

Анотація

Вступ. Обґрунтовано доцільність застосування основної діаграми транспортного потоку, як основи транспортного моделювання та визначено послідовність розрахунків параметрів потоку для побудови діаграми у вигляді залежностей транспортного потоку.

Проблематика. Описано дослідження відомих фахівців у галузі математичного моделювання  дорожнього руху, які  продовжують інтенсивно працювати в цьому напрямку. Доведено, що проблема предзаторового і заторового режимів руху ще до кінця не вивчена  і є основною при управлінні дорожнім рухом у великих містах [1, 2].

Вибір типу технології управління залежить від постановки завдання і цілі управління дорожнім рухом. Проведений аналіз математичного забезпечення відомих у світі систем управління [3], показав, що воно засноване на реалізації макро та мікро моделей взаємозалежності основних параметрів транспортного потоку та параметрів руху окремих транспортних засобів.

Основу моделювання транспортного потоку становлять макро і мікромоделі: перші макроскопічні моделі (гідродинамічні), в яких транспортний потік розглядається подібним потоку стисливої рідини (М. Лайтхілл і Дж. Уізем, П. Річардс (LWR)) [4] і перші мікроскопічні моделі (слідування за лідером), які описують рух кожного автомобіля (А. Рѐшель, Л. Пайнс) [5].

Мета. Підвищення ефективності функціонування вулично-дорожньої мережі міст за рахунок визначення балансу між параметрами дорожнього руху. Визначення місць утворення заторів за допомогою гідродинамічної моделі та залежностей транспортного потоку.

Матеріали та методи. Наведено основні залежності транспортного потоку із урахуванням  кількості смуг руху. За методом гідродинамічної моделі розраховано і визначено місця де можуть утворитися заторові стани. Графічно показано основні залежності транспортного потоку. Методом порівняння й ототожнення показано як буде змінюватися щільність, інтенсивність, швидкість  залежно від зміни кількості смуг рух.

Методом гідродинамічної моделі розраховано та визначено місця, де може утворитися затор. Графічно показано основні залежності транспортного потоку, як буде змінюватися щільність, інтенсивність, швидкість залежно від зміни кількості смуг руху.

Результати. Інтенсивність  змінюється залежно від швидкості руху. Чим більша швидкість руху, тим менша інтенсивність. Із залежності «Інтенсивність ― щільність» видно, що чим більша інтенсивність тим менша щільність потоку. Із залежності «Щільність ― довжина черги» випливає, що чим більша щільність потоку, тим більшою буде довжина черги.

Висновки. Оскільки затор виникає у тому випадку, коли в транспортній мережі з'являються перегони «вузькі місця», тому, управління у вимушеному режимі руху, у першу чергу, має бути спрямоване на створення таких умов руху, при яких задовольняються обмеження для усіх перегонів вулично-дорожньої мережі.

Затор, сконцентрований у межах малої зони, чинить вплив на інші транспортні потоки і у випадку, якщо інтенсивність руху перевищує пропускну спроможність, затор поширюється на великі відстані. Щоб уникнути подібної ситуації, необхідно розосереджувати затори з метою зменшення впливу на інші транспортні потоки.

Посилання

  1. Нагребельна Л.П. Поліщук В.П. До питання про затори на вулично-дорожній мережі міст. LXXІV наукова конференція професорсько-викладацького складу, аспірантів, студентів та співробітників відокремлених структурних підрозділів університету. Київ. 2018. 564 c.
  2. Нагребельна Л.П. Поліщук В.П Використання теорії масового обслуговування для удосконалення управління дорожнім рухом на магістральній вулично-дорожній мережі міст. Web of Scholar. Вип. 4 (46). С. 8-12. DOI: 10.31435/rsglobal_wos/30042020/7039 (дата звернення 15.07.2020).
  3. Абрамова Л.С., Нагорний Є.В. Концептуальний підхід до проектування систем управління дорожнім рухом. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології. Харків, 2017. № 12. С. 94-100.
  4. Lighthill M.J., Whitham G.B. On kinematic waves. II. Theory of traffic flow on long crowded roads. Proceedings of the Royal Society of London. London, 1955. Vol. 229 (1178). P. 281-345. DOI: https://doi.org/10.1098/rspa.1955.0089 (дата звернення 8.06.2020).
  5. Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны. Москва, 1977. 627 с.
  6. Гасников А.В., Кленов С.Л., Нурминский Е.А., Холодов Я.А., Шамрай Н.Б. Введение в математическое моделирование транспортных потоков : учеб. пособ. Москва, 2013. Издание 2-е. 428 с.
  7. Семенов В.В. Смена парадигмы в теории транспортных потоков. Москва, 2006. 32 с. URL: https://www.keldysh.ru/papers/2006/prep46/prep2006_46.html (дата звернення: 15.07.2020).