Организация координированного регулирования движения на магистрали. Зеленая волна

Содержание Задание на курсовой проект Введение 1. Расчет длительности цикла регулирования и его элементов 2. Расчет задержек транспортных средств и пешеходов
3. Построение графика работы светофорной сигнализации 4. Построение графика координированного регулирования Заключение Список литературы Приложение Задание на курсовой проект В проекте рассматривается организация координированного регулирования движения на магистрали (проспект Вертикальный). Схема участка магистрали приведена на рисунке 2. Исходные данные: число перекрестков на магистрали-5 (пересечение проспекта Вертикального с 1-й, 2-й, 3-й, 4-й и 5-й Горизонтальными улицами); число фаз регулирования на каждом перекрестке – 2 фазы; длительность промежуточных тактов – 4 сек в каждой фазе; поток насыщения на одну полосу движения на любом подходе каждого перекрестка – 1800 приведенных единиц в час; ширина проезжих частей на улицах Горизонтальных и Вертикальном проспекте (таблица 1), число полос движения определяется в соответствии с требованиями ГОСТ 23457-86 (таблица 2); расстояния между перекрестками (таблица 3); интенсивность транспортных потоков на всех пяти перекрестках Вертикального проспекта в приведенных единицах в час (таблице 4, рисунок 1); скорость по Вертикальному проспекту – 60 км/ч. Таблица 1–Ширина проезжих частей улиц проспект Вертикальный 30 м ул. 1-я Горизонтальная 22 м ул. 2-я Горизонтальная 14 м ул. 3-я Горизонтальная 15 м ул. 4-я Горизонтальная 11 м ул. 5-я Горизонтальная 14 м Таблица 2–Число полос на подходах к перекрёстку проспект Вертикальный 4 ул. 1-я Горизонтальная 3 ул. 2-я Горизонтальная 2 ул. 3-я Горизонтальная 2 ул. 4-я Горизонтальная 2 ул. 5-я Горизонтальная 2 Таблица 3–Расстояние между перекрестками L 1-2 360 м L 2-3 600 м L 3-4 540 м L 4-5 490 м Таблица 4–Интенсивность транспортных потоков
Перекрёсток 1
Перекрёсток 2
Перекрёсток 3
Перекрёсток 4 Перекрёсток 5
N1
690
710
740
695
715
N11
35
25
70
90
70
N12
15
20
60
35
55
N2
230
140
165
120
145
N21
25
30
35
10
20
N22
10
30
30
10
15
N3
670
650
720
720
690
N31
50
70
40
60
60
N32
20
20
25
30
35
N4
175
120
210
180
150
N41
40
45
10
30
20
N42
20
40
15
15
20 Рисунок 1–План перекрестка с обозначением транспортных потоков
Рисунок 2–Схема магистрали: цифры в кружках обозначают номер перекрестка; L1-2, L2-3 и т. д.–расстояние между перекрестками
Введение Координированное управление дорожным движением повышает безопасность дорожного движения за счёт уменьшения числа «стартов» с перекрёстков и торможений перед перекрёстком, за счёт выравнивания транспортного потока по скоростным показателям. Автомобиль при торможении и ускорении работает на самых неблагоприятных условиях с точки зрения экологического состояния окружающей среды. Чем чаще автомобиль будет останавливаться перед перекрёстком, чем больше будут транспортные задержки, тем больше будет загрязнение окружающей среды. Координированное управление дорожным движением помогает избежать остановок и задержек на перекрёстках. Благодаря этому повышается не только экологическое состояние окружающей среды, но и комфортабельность движения, эмоциональное состояние водителя и другие психофизиологические характеристики водителя. Оптимальная работа координированного управления дорожным движением зависит от состояния проезжей части, от дисциплинированности пешеходов. Необходимо предусмотреть меры исключающие появление пешеходов на проезжей части. 1 Расчет длительности цикла регулирования и его элементов Условиями устой­чивости координированного регулирования являются одинаковая длительность цикла регулирования на всех перекрестках магистра­ли (допускается применение на отдельных перекрестках цикла регу­лирования, кратного общему циклу магистрали) и постоянная во времени величина сдвигов фаз на соседних пере­крестках (под сдвигом фаз понимается интервал времени между началами основного такта («зеленого») на смежных перекрестках). Для выполнения указанных условий, необходимо найти "ключевой" перекресток (наиболее загруженный, с наибольшей длительностью цикла) для того, чтобы принять длительность его цикла регулирования для всех координируемых перекрестков. Длительность цикла регулирования на перекрестках следует определять с помощью выражения: , (1) где Тц–длительность цикла регулирования, с; L–суммарное потерянное время на перекрестке, с; Y–суммарный фазовый коэффициент, характеризующий загрузку перекрестка. , (2) где n–число фаз регулирования; –длительность промежуточного такта i-й фазы регулирования, с. , (3) где n–число фаз регулирования; yi–фазовый коэффициент i-й фазы регулирования, равный: , (4) где yij–фазовый коэффициент i-й фазы j-го подхода к перекрестку, равный: , (5) где Nij–интенсивность движения транспортного потока i-й фазы j-го подхода к перекрестку, ед/ч; –поток насыщения j-го подхода к перекрестку ед/ч. Для определения значения Nij следует воспользоваться выражением: , (6) где Nijk–интенсивность движения транспортного потока i-й фазы j-го подхода к перекрестку b- го направления движения на перекрестке, ед/ч. Поток насыщения определяется с помощью выражения: , (7) где –поток насыщения j-го подхода к перекрестку k-й полосы движения, ед/ч. Если полученная в результате расчета длительность цикла ключевого перекрестка составляет значение меньше 25 с, то ее следует округлять до 25 с. Длительности цикла большие 120 с. недопустимы по практическим соображениям, так как водители при продолжительном ожидании разрешающего сигнала могут принять светофор за неисправный и начать движение. Таким образом, практическая величина длительности цикла лежит в пределах . Число полос на подходах к перекрёстку приведено в таблице 2 в соответствии с ГОСТ 23457-86. Найдём длительность цикла для первого перекрёстка: MH1=1800*4=7200 ед/час; MH2=1800*3=5400 ед/час; N11=690+35+15=740 ед/час; N13=670+50+20=740 ед/час; N22=230+25+10=265 ед/час; N24=175+40+20=410 ед/час; y11=740/7200 = 0,1028; y12=740/7200 = 0,1028; y22=265/5400 = 0,0491; y24=410/5400 = 0,0435; y1=0,1028; y2=0,0491; Y=0,1028+0,0491=0,1519; L=4+4=8 c; Tц=(1,5*8+5)/(1-0,1519)=21,12 с. Остальные перекрёстки рассчитываются аналогично. Результаты расчетов приведены в таблицах 5–9. Таблица 5–Результаты расчетов длительности цикла первого перекрестка
№ фазы
№ направления
tпрi, с
Nj, ед/час
Mнj, ед/час
уj
уj-max
L, c Y
Tц, с
1
1
4,0
690
7200
0,1028
0,1028
8,0
0,1519
20,04
11
35
12
15
3
670
7200
0,1028
31
50
32
20
2
2
4,0
230
5400
0,0491
0,0491
21
25
22
10
4
175
5400
0,0435
41
40
42
20 Таблица 6–Результаты расчетов длительности цикла второго перекрестка
№ фазы
№ направления
tпрi, с Nj, ед/час
Mнj, ед/час
уj
уj-max
L, c Y
Tц, с
1
1
4,0
710
7200
0,1048
0,1048
8,0
0,1618
20,28
11
25
12
20
3
650
7200
0,1027
31
70
32
20
2
2
4,0
140
3600
0,0555
0,0569
21
30
22
30
4
120
3600
0,0569
41
45
42
40 Таблица 7–Результаты расчетов длительности цикла третьего перекрестка
№ фазы
№ направления
tпрi, с
Nj, ед/час
Mнj, ед/час
уj
уj-max
L, c Y
Tц, с
1
1
4,0
740
7200
0,1208
0,1208
8,0
0,1861
20,88
11
70
12
60
3
720
7200
0,1090
31
40
32
25
2
2
4,0
165
3600
0,0638
0,0652
21
35
22
30
4
210
3600
0,0652
41
10
42
15 Таблица8–Результаты расчетов длительности цикла четвертого перекрестка
№ фазы
№ направления
tпрi, с
Nj, ед/час
Mнj, ед/час
уj
уj-max
L, c Y
Tц, с
1
1
4,0
695
7200
0,1138
0,1138
8,0
0,1763
20,64
11
90
12
35
3
720
7200
0,1125
31
60
32
30
2
2
4,0
120
3600
0,0388
0,0625
21
10
22
10
4
180
3600
0,0625
41
30
42
15 Таблица 9–Результаты расчетов длительности цикла пятого перекрестка
№ фазы
№ направления
tпрi, с Nj, ед/час
Mнj, ед/час
уj
уj-max
L, c Y
Tц, с
1
1
4,0
715
7200
0,1167
0,1167
8,0
0,1694
20,46
11
70
12
55
3
690
7200
0,1090
31
60
32
35
2
2
4,0
145
3600
0,0500
0,0528
21
20
22
15
4
150
3600
0,0528
41
20
42
20 Для определения длительности фаз регулирования используя выражение эффективной длительности любой фазы в цикле регулирования, следует найти длительности основных тактов в каждой фазе ключевого перекрестка и длительности основных тактов для каждого перекрестка по оптимальному значению Тц: , (8) где –длительность основного такта в i-й фазе регулирования, с. Полученные в результате расчета длительности основных тактов, меньшие 7,0 с, должны округляться до 7,0 с. Так как длительность цикла для всех перекрёстков получилась меньше 25 секунд, принимаем длительность цикла 25 секунд. Рассчитаем длительность основных тактов для первого перекрёстка: tот1 = 0,1028/0,1519*(25-8) = 12 с, tот2 = 0,0491/0,1519*(25-8) = 5 с. Остальные перекрёстки рассчитываются аналогично. Результаты расчетов приведены в таблице 10. Таблица 10–Длительность основных тактов
№ фазы
Перекрёсток 1
Перекрёсток 2
Перекрёсток 3
Перекрёсток 4
Перекрёсток 5
1
12
11
11
11
12
2
5
6
6
6
5 Далее необходимо произвести корректировку длительности основных тактов по критерию пропуска пешеходов. Для этого следует рассчитать время, необходимое для пропуска пешеходов по какому-то определенному направлению: , (9) где –длительность такта регулирования, обеспечивающего пропуск пешеходов, с; B - длина перехода до противоположенного тротуара, м; Vпш – скорость движения пешеходов (принимается равной 1,3 м/с). Длительность основного такта должна быть не меньше длительности такта регулирования, обеспечивающего пропуск пешеходов: . (10) Из практики регулирования дорожного движения известно, что минимальная задержка автомобилей у перекрестка достигается в случае, если отношения эффективных длительностей фаз регулирования равно отношениям величин yi , при условии, что это отношение одинаково для всех направлений движения данной фазы: . (11) Воспользовавшись этим, следует произвести корректировку длительности основных тактов каждой фазы регулирования: . (12) Рассчитаем корректировку основных тактов для первого перекрёстка по критерию пропуска пешеходов: tпш1=5+22/1,3=22 с; tпш2=5+30/1,3=28 с. Принимаем tот2=28 с. tот1=0,1028*28/0,0491=59 с. Остальные перекрёстки рассчитываются аналогично. Результаты расчетов приведены в таблице 11. Таблица 11–Длительность основных тактов с учётом корректировки.
№ фазы
Перекрёсток 1
Перекрёсток 2
Перекрёсток 3
Перекрёсток 4
Перекрёсток 5
1
59
52
52
51
62
2
28
28
28
28
28 После выполнения указанных действий представляется возможным определить уточненное значение длительности цикла регулирования ключевого перекрестка: ; (13) Тц =62+28+4+4=98 с. Найдём длительность основных тактов из расчёта Тц=98 с. Результаты расчётов занесены в таблицу 12.
Таблица 12–Длительность основных тактов из расчёта Тц=98 с
№ фазы
Перекрёсток 1
Перекрёсток 2
Перекрёсток 3
Перекрёсток 4
Перекрёсток 5
1
61
58
58
58
62
2
29
32
32
32
28 Применение светофорной сигнализации дает возможность обеспечить поочередный пропуск транспортных средств и пешеходов. Как правило, режим светофорного регулирования рассчитывается исходя из объемов конфликтующих транспортных потоков, а затем проверяется на удовлетворение потребностей пешеходного и трамвайного движения. При этом необходимо учитывать вероятность скопления группы пешеходов за время ожидания и существование так называемого времени "терпеливого ожидания" пешеходов, равного в среднем 30 с. Если задержка превысит время "терпеливого ожидания", то резко возрастает количество случаев перехода пешеходами проезжей части с повышенным риском, что является предпосылкой возникновения ДТП: , (14) где -время "терпеливого ожидания" пешеходов в i-й фазе регулирования, с. tож1=98-62=36 с; tож2=98-28=70 с. Длительность полученного оптимального цикла регулирования ключевого перекрестка следует принять для всех координируемых перекрестков. Опираясь на скорректированное значение и пользуясь выражением (11), определим длительность основных тактов, необходимых для движения транспортных средств на подходах к ключевому перекрестку с наименьшими фазовыми коэффициентами: , (15) где –скорректированное ранее значение длительности основного такта в i-й фазе регулирования, с; –длительность основного такта регулирования, необходимая для пропуска транспортных средств в i-й фазе регулирования j-го подхода к перекрестку, с; yij–соответствующее значение фазового коэффициента в i-й фазе регулирования j-го подхода к перекрестку. tот11=62*0,1167/0,1167=62 с; tот13=62*0,1090/0,1167=58 с; tот22=28*0,05/0,0528=27 с; tот13=28*0,0528/0,0528=28 с. 2 Расчет задержек транспортных средств и пешеходов Для определения задержек транспортных средств, двигающихся через ключевой перекресток, следует рассчитать степень насыщения фаз регулирования на каждом подходе к перекрестку: , (16) где xij–степень насыщения фаз регулирования в i-й фазе регулирования j-го подхода к перекрестку. Эффективная доля фаз регулирования на каждом подходе к перекрестку равна: , (17) где λij–эффективная доля i-й фазы регулирования j-го подхода к перекрестку. Среднюю задержку транспортных средств на перекрестке следует определить, используя выражение: , (18) где –средняя задержка транспортных средств на перекрестке в i-й фазе регулирования j- го подхода к перекрестку, с. Средняя задержка одного транспортного средства на перекрестке определяется выражением: , (19) где –средняя задержка одного транспортного средства на перекрестке, с; n–число фаз регулирования. Среднюю задержку пешеходов на перекрестке следует определить по формуле: , (20) где –средняя задержка пешеходов на перекрестке в i-й фазе регулирования, с. Результаты расчётов приведены в таблице 13. Таблица 13–Расчет задержек транспортных средств и пешеходов
№ фазы
№ направления
Nj, ед/час
Mнj, ед/час
Tц, с
Tот, с
Xij, с
λij, с
T∆ij, с
T∆пi, с
,с
1
1
715
7200
98
62
0,184
0,63
6,85
6,65
10,02
11
70
12
55
3
690
7200
0,172
0,63
6,79
31
60
32
35
2
2
145
3600
28
0,175
0,28
24,01
25,0
21
20
22
15
4
150
3600
0,184
0,28
24,11
41
20
42
20 3 Построение графика работы светофорной сигнализации По значениям основных и промежуточных тактов и длительности цикла регулирования построим график работы светофорной сигнализации (рисунок 3). Он представляет собой график включения сигналов, определяющий очередность включения сигналов, с указанием номера фазы регулирования в которой происходит переключение сигналов и продолжительности горения каждого сигнала.

Рисунок 3–График работы светофорной сигнализации Условные обозначения: 1, 2 – номера транспортных фаз регулирования; 1П, 2П – номера пешеходных фаз регулирования; tз–время горения зеленого (зеленого мигающего) сигнала; tж–время горения желтого сигнала; tк–время горения красного сигнала;

4 Построение графика координированного регулирования Система, при которой осуществляется согласованное управление светофорами на всех перекрестках улицы, дороги или сети улиц и дорог, носит название системы координированного регулирования. Сущность этой системы состоит во взаимоувязке времени движения автомобилей от одного перекрестка к другому со временем включения разрешающих движение сигналов светофоров на этих перекрестках в рассматриваемом направлении. Задача состоит в том, чтобы к каждому из перекрестков движущиеся вдоль улицы или дороги группы автомобилей подходили в период действия сигналов светофоров, разрешающих движение в данном направлении, что уменьшит количество непроизводительных остановок и торможений в потоке, а также уровень транспортных задержек. Одна из систем координированного управления светофорными сигналами «зеленая волна» (эта система получила наиболее широкое распространение). При этой системе с разновременным переключением сигналов на отдельных перекрестках интервалы времени включения зеленых сигналов светофоров вдоль улицы или дороги на отдельных перекрестках устанавливаются с учетом средних скоростей транспортных потоков с тем, чтобы за это время автомобили, движущиеся с заданными скоростями, преодолевали расстояния между перекрестками. Для выполнения системы координированного управления движением следует построить график движения в координатных осях. Тангенс наклона линии tgα представляет отношение длины перегона lпер к времени проезда по нему tпер и может быть определен с помощью выражения: , (21) где tg α–тангенс угла наклона ленты времени; Vр–расчетная скорость движения, км/ч; МГ–масштаб построения графика по горизонтали; МВ–масштаб построения графика по вертикали. МГ=0,1 см/с; МВ=0,02 см/м; Vр=60 км/ч; tgα=(60*0,02)/(3,6*0,1)=3,333; α=73,18◦. Проведя линию, параллельную первой, и продолжив эти две линии скорости в пределах графика, получим границы ленты времени, ширина которой равна: tл=0,36Тц ; (22) где tл–рекомендуемая ширина ленты времени, с; Тц – длительность цикла регулирования, с. tл=0,36*98=35,28 с. Левая граница соответствует движению первого автомобиля в группе, а правая – последнего автомобиля в группе.
Заключение На заданной магистрали необходимость введения координированного светофорного регулирования дорожного движения объясняется высокой интенсивностью движения на проспекте Вертикальный по отношению к улицам Горизонтальным. Во время выполнения расчетов получили длительность цикла регулирования 98 секунд, длительность основных тактов для ключевого перекрестка: первая фаза 62 секунды, вторая фаза 28 секунд. Средняя задержка пешеходов: первая фаза 6 секунд, вторая фаза 25 секунд. Средняя задержка одного транспортного средства на перекрестке 10 секунд. Средняя задержка транспортных средств на перекрестке при движении по проспекту Вертикальный 6 секунд, а при движении по Горизонтальной улице 24 секунды. Уровень транспортных задержек на более загруженном проспекте Вертикальный значительно ниже, чем задержки на улицах Горизонтальных. Это позволило снизить общие транспортные задержки на перекрёстках. При построении графика координированного регулирования была скорректирована лента времени, её уменьшили до 20,58 секунд. Также скорректировали скорость движения потока, и угол наклона ленты времени. При движении от пятого перекрестка к третьему Vр=58 км/час, тогда α=73◦. При движении от третьего перекрестка к первому Vр=67 км/час, α=75◦. При движении от первого перекрестка к четвертому Vр=62 км/час, α=74◦. При движении от четвертого перекрестка к пятому Vр=55 км/час, α=72◦.









Список литературы 1. Бесмертных А.Ю. Технические средства организации движения. Методические ука­зания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 240400. Изда­тельство Курганского государственного университета, 2004,-24с. 2. Гуревич Л. В. Управление движением на улицах и дорогах: - М.: Транспорт,1971 - 200 с. 3. Кременец Ю. А. Технические средства организации дорожного движения: Учебник для вузов – М.: Транспорт, 1990. – 255 с. 4. ГОСТ 23457-86 "Технические средства организации дорожного движения. Правила применения"