МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИКАЗАХСТАН
ВОСТОЧНО — КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ ИМ. Д. СЕРИКБАЕВА
Кафедра«Организация дорожного движения и автомобильных перевозок »
РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
к курсовойработе по дисциплине
« Техническиесредства организации дорожного движения »
На тему:
«Разработка системы координированного регулирования»
Усть-Каменогорск.2010
1. Расчётцикла регулирования и его элементов
Расчёт длительности цикларегулирования и его элементов производим в соответствии с действующиминормативными положениями и учебно-методическими материалами.
При расчётах необходимовоспользоваться следующими исходными данными:
Скорость транспортныхсредств на подходе к перекрёстку и при пересечении его в прямом направлении: Vт=Vрасч (расчётная скорость координации) =40 км/ч;
Скорость транспортныхсредств на подходе к перекрёстку и при выполнении левого поворота: Vтл = 25 км/ч;
Замедление транспортныхсредств при остановке перед стоп-линией;
jm= 3 м/с2 ;
Ускорение транспортныхсредств при разгоне после трогания с места:
am= 2 м/с2 ;
Габаритная длинатранспортного средства: la = 6 м.
Учитывая, что в режимекоординации движение через перекрёсток происходит группами транспортных средствповышенной плотности, длительность цикла регулирования определяется по формуле:
Где L – суммарное потерянное время в циклерегулирования, с;
Y- суммарный фазовый коэффициентхарактеризующий загрузку перекрёстка.
Y=у1 + у2 +… +уn= у ( 1.2 )
Где уj – фазовый коэффициент j-ой фазы регулирования;
n- число фаз регулирования.
Фазовый коэффициент j- ой фазы регулирования определяетсяпутём нахождения значений:
Где Nпрji-приведённая интенсивность в данной фазе вj-ом направлении, ед/ч;
М нj–поток насыщенных для j- го направления, ед/ч.
Для определения величиныфазового коэффициента уjвкаждой фазе вначале выполняется расчёт величины N прji/ M нj для всех направлений обслуживаемых данной фазой, азатем в качестве уjвыбирается наибольшая из них.
Величину потока насыщенияМнj следуетопределить в соответствии с учебно-методическими материалами:
а) поток насыщения длядвижения в прямом направлении рассчитывается по формуле:
Мн= 525 В ( 1.5)
Где Мн – потокнасыщения, в данном направлении, на данном перекрёстке, ед/ч;
В – ширина проезжей частиулицы в данном направлении движения, м.
Поток насыщения помагистрали в прямом направлении ( 1 фаза ) равен:
Мн.1,2,3,4 =525*6= 3150 ед/ч;
Поток насыщения помагистрали в обратном направлении ( 1 фаза ) равен:
Мн1,2,3,4 =525*6= 3150 ед/ч;
Поток насыщения по второстепенномунаправлению, в прямом направлении ( 2фаза ) равен: Мн1,2,3,4=525*3,5=1838 ед/ч;
Поток насыщения повторостепенному направлению, в обратном направлении ( 2фаза ) равен: Мн1,2,3,4=525*3,5=1838 ед/ч;
Суммарное потерянноевремя L в цикле, в течение которого отсутствуетдвижение через линию « СТОП », для перекрёстка равно:
L= ∑ tпрj( 1.6 )
где tпрj – длительность промежуточного такта, с;
n – число фаз регулирования;
j – номер фазы.
Длительностьпромежуточного такта ( переходного интервала ), известны из условия задания накурсовой проект, так как на всех перекрёстках магистрали принята двухфазнаясхема организации движения, и равны следующим значениям:
tпр1 = 4 с;
tпр2 = 4 с;
Из этого следует, чтосуммарное потерянное время L,будет равно следующим значениям: L1,2, 3,4 =7с.
Фазовый коэффициентнаходим путём подставления значений Мн в формулу ( 1.4 );
Для первой фазы первогоперекрёстка для прямого направления: у1.1.пр= 1150/3150= 0.36, дляобратного направления у1.1.об=1075/3150=0.34
Для второй фазы первогоперекрёстка для прямого направления: у2.1.пр.=510/1838=0.27, дляобратного направления у2.1.об=450/1838=0.24
Для первой фазы второгоперекрёстка для прямого направления: у1.2.пр.=950/3150=0.30, дляобратного направления у1.2.об=880/3150=0.48
Для второй фазы второгоперекрёстка для прямого направления: у2.2.пр=400/1838=0.22, дляобратного направления у2.2.об=350/1838=0.20
Для первой фазы третьегоперекрёстка для прямого направления: у1.3.пр=890/3150=0.30, дляобратного направления у1.3.об=850/3150=0.32
Для второй фазы третьегоперекрёстка для прямого направления: у2.3.пр=360/1838=0.21, дляобратного направления у2.3.об=270/1838=0.15
Для первой фазычетвёртого перекрёстка для прямого направления: у1.4.пр=1000/3150=0.32, для обратного направления у1.4.об=910/3150=0.30
Для второй фазычетвёртого перекрёстка для прямого направления: у2.4.пр=450/1838=0.24, для обратного направления у2.4.об=340/1838=0.20
В качестве уjвыбирается наибольшее значение ( у )в каждой фазе, каждого перекрёстка и сводим в таблицу 1:
Табл. 1.
Перекрёсток
№
По магистрали
( 1 фаза )
По второстепенной
( 2 фаза ) 1 у=0.36 у=0.27 2 у=0.30 у=0.22 3 у=0.32 у=0.21 4 у=0.32 у=0.24
Суммарный фазовыйкоэффициент характеризующий загрузку перекрёстка находим по формуле ( 1.2 ):
Для первого перекрёстка Y=0.36+0.27=0.63;
Для второго перекрёстка Y=0.30+0.22=0.52;
Для третьего перекрёстка Y=0.32+0.21=0.53;
Для четвёртогоперекрёстка Y=0.32+0.24=0.56.
Определяем циклрегулирования по формуле ( 1.1 );
1.5*8+5
/>Тц1 = = 46 с; Тц2= (1.5*8+5) / (1-0.52 )=35 с;
1-0.63
Тц3= (1.5*8+5)/ ( 1-0.53 )= 36 с; Тц4= (1.5*8+5) / ( 1-0.56 )= 39 с.
Перекрёсток, у которогопо расчёту получена наибольшая длительность цикла, в нашем случае это второйперекрёсток ( Тц2 ), является наиболее загруженным и носит название« ключевого » перекрёстка для системы координированного регулирования. Значениедлительности цикла Тц2 ключевого перекрёстка применяется вдальнейших расчётах в качестве длительности цикла для всех перекрёстков,поскольку основным требованием системы координированного регулирования являетсяравенство длительности циклов на каждом перекрёстке.
После определениядлительности цикла регулирования для магистрали рассчитывается длительностьосновных тактов. Этот расчёт начинается с ключевого перекрёстка. Для каждойфазы длительность основного такта рассчитывается по формуле:
tотj= ( уj/Y )*(Тц – L ) ( 1.7 )
tот1= ( 0.36/0.63 )*( 46-8 )= 22 с;
tот2= ( 0.27/0.63 )*( 46-8 )= 16 с.
Сумма полученныхдлительностей основных тактов всех фаз должна дать величину цикла регулирования,т.е. tот1 +ttпр1+tот2+tпр2=Тц ( 1.8 )
22+5+16+3= 46 с
После расчёта элементовцикла регулирования на всех перекрёстках магистрали необходимо определитьширину ленты времени и перейти к построению графика координации.
Под « лентой времени » понимаетсяпериод времени, в течение которого группе автомобилей гарантируетсябезостановочный проезд с расчётной скоростью через все перекрёстки магистрали.
Обычно ширина лентывремени определяется как
tв=0.36*Тц ( 1.9 )
при условии tв≥ tзmin, где tз min – минимальная длительность горения зелёного сигнала понаправлению координации для ключевого перекрёстка (tз min = tот1).
tв = 0.36*46=17 с.
Если при расчётахполучено, что tв≤ tзmin, тогда в качестве tв принимается величина tз min, т.е. величина длительностиосновного такта в первой фазе регулирования на ключевом перекрёстке. Из этогоследует что, tв= tзmin = 22 с.
2. Построениеи корректировка графика координации сигнала светофора
График координациипредставляет собой графическую интерпретацию зависимости «путь-время»,изображённую в прямоугольной системе координат. По горизонтальной осиоткладывают время движения, по вертикальной — пройденный автомобилем путь прирасчётной скорости координации.
При построении графикаберём следующие масштабы:
для пути М e1 см – 25 м;
для времени М t 1 см – 10 с.
Тогда тангенс угланаклона графика «путь – время» определяется по формуле: Vрас * Мt
tg a= ( 2.1 )
где Vрас –расчётная скорость координации,км/ч;
М t- масштаб времени, с/см;
М е – масштабпути, м/см.
Основной способпостроения графика координации. На отдельном листе кальки готовим шаблон снаклонными линиями скорости движения в одном направлении, отстающими друг отдруга по временной ( горизонтальной ) оси на величину Тц ( вмасштабе ). Базу графика S берутнесколько большую, чем длинна магистрали lм. Тангенс угла наклона определяется расчётной скоростью (угол а находится по таблице Брадиса ).
Далее от точек А. А׳, А׳׳и т. д. откладывают по оси ширины ленты времени tв и через эти точки проводят параллельные линии. Такимобразом, лента времени, образована двумя параллельными линиями, обеспечиваетбезостановочное движение транспортных средств с расчётной скоростью вопределённом направлении.
На другом листе кальки,аналогичным образом, готовиться шаблон с наклонными линиями скорости движения вобратном направлении.
Затем накладывая калькина ранее построенные в соответствующем масштабе план координированиямагистрали, совмещаем три чертежа так, чтобы ленты времени в обоих направленияху перекрёстка сходились в нужном положении для заданной схемы организациидвижения. Изменение скорости движения и цикла регулирования ( корректировкаграфика ) допускается также в пределах плюс-минус 10 %.
После завершенияпостроения графика координированного регулирования, для каждого перекрёстка понему окончательно определяют длительность основных и промежуточных тактов и сдвигфаз по магистрали координации.
Сдвиг фаз относительноконтрольной нулевой линии φо – это интервал времени в секундахот нулевой линии до начала ближайшего зелёного сигнала цикла регулирования насоответствующих перекрёстках. Сдвиг фаз относительно нулевой линии на ключевомперекрёстке равен нулю.
Сдвиг фаз относительнососеднего перекрёстка φс – это интервал времени в секундахмежду началом зелёного сигнала на первом перекрёстке в направлении координациии началом зелёного сигнала на каждом последующем перекрёстке. Величина φоне должна превышать длительность цикла регулирования, поэтому еёотсчитывают от ближайшей вертикальной линии, проведённой через время Тц.
Полученные значениясводим в таблицу исходных данных, которая является исходным материалом дляподготовки ТС системы к работе.
2.Компоновкаи настройка технических средств регулирования
Одним из распространённыхустройств для реализации систем координированного регулирования на городскихмагистралях с небольшим числом перекрёстков ( до 6 ) является упрощённыйконтролер УК-2, имеющий следующие режимы работы:
— «Ш»- «Программа 1»-основная суточная программа при двухфазной или трёхфазной схемах организациидвижения транспорта на перекрёстках;
— «П2»- «Программа 2» — вторая суточная программа;
— «ЖМ» — «Жёлтоемигание»;
— «ЗВ» — «Зелёная волна»- фиксированный режим координированного регулирования при наличии источникасинхронизирующих импульсов, в качестве которого может использоваться, например,контролер ключевого перекрёстка, и соединительной линии между контролерами наперекрёстках и этими источниками.
Контроллер УК-2 обеспечивает ручную настройку длительностейосновных и промежуточных тактов. Также данный контроллер обеспечивает миганиезелёного сигнала за 3-5 секунд до окончания его действия. Частота включенияламп в режиме «ЖМ» — 60 вкл/мин;
Электрические характеристики УК-2;
Количество коммутируемых электрических цепей – 16;
Коммутационная способность одной цепи при коммутировании лампнакаливания:
а) при напряжении – 127 В – 200 Вт;
б) при напряжении – 220 В – 400 Вт;
контроллер обеспечивает одновременную коммутацию в каждомтакте режимов «П1», «П2» и в режиме «ЖМ» не более 5 цепей общей мощностью не превышающей:
1 кВт – при напряжении питания 127 В;
2 кВт – при напряжении питания 220 В;
контроллер обеспечивает возможность подключения выносногопульта управления сигналами светофора.
Компоновка СКРзаключается в организации связи между контролерами, работа которыхсинхронизируется датчиком тактовых импульсов с периодом Тц.
При необходимостиуправления не более 5 перекрёстками в качестве датчика может быть использованодин из контролеров, например, установленный на ключевом перекрёстке. В этомслучае он является основным, задающим и синхронизирующим работу всей системы.
В работу по привязкеконтролеров конкретным схемам организации и регулирования движения такжевходят:
1. нумерация фаз итактов;
2. группировка ламппо тактам;
3. настройка длительноститактов;
4. настройка сдвиговвремени задержки для получения режима «Зелёная волна».
По первым двум операциям составляем таблицу распределенияламп по тактам и определяем группы ламп, включаемых одновременно. Всоответствии с таблицей включения устанавливаем перемычки между контактами нагребёнках П4-П6 контроллеры УК-2.
В данной курсовой работе выполняем последние группы операцийдля режимов «ЗВ» контроллеров, входящих в разрабатываемую СКР.
Нумерация фаз и тактов производим на основании схемы организациидвижения. Фазы нумеруем в следующем порядке:
а)фаза, соответствующая зелёному сигналу светофора наосновной магистрали;
б)фаза, соответствующая зелёному сигналу светофора попересекающей улице.
Группировка ламп заключается в определении ламп, одновременногорящих в соответствующих тактах и объединении их в группы.
Все светофоры нумеруем. Пользуясь принятой нумерациейсветофоров и тактов, данными о состоянии световой сигнализации в каждом такте,составляем таблицу распределения ламп по тактам.
Распределение ламп по тактам для рассматриваемого перекрёсткаприведён в таблице 3.1.
Таблица 3.1Такт Лампы, включаемые в данном такте
1
2
3
4
Зелёные лампы транспортных светофоров 11’22’
Красные лампы транспортных светофоров 33’44’
Желтые лампы транспортных светофоров 11’22’
Желтые лампы транспортных светофоров 33’44’
Красные лампы транспортных светофоров 33’44’
Красные лампы транспортных светофоров 11’22’
Зелёные лампы транспортных светофоров 33’44’
Желтые лампы транспортных светофоров 33’44’
Желтые лампы транспортных светофоров 11’22’
Красные лампы транспортных светофоров 11’22’
На основании таблицы 3.1 распределяем группы ламп, включаемыеодновременно.
Таблица 3.2Группа Наименование ламп
Кол-во
ламп в
группе Номера тактов подклю- чения
1
2
3
4
Зелёные лампы транспортных светофоров 11’22’33’44’
Красные лампы транспортных светофоров 33’44’
Красные лампы транспортных светофоров 11’22’
Желтые лампы транспортных светофоров 11’22’33’44’
8
4
4
16
1, 3
1, 2
3, 4
2, 3, 4
Подключение групп ламп к тактам производится путём установкиперемычек на специальных гребёнках П4 – П6 в блоке реле.
Установку перемычек выполняем на основании таблицы 3.2 ирисунка 3.2.
Производим установку перемычек на гребенках П4 – П6 в блокереле согласно конкретной схеме организации движения на данном перекрёстке.
Коммутация, выполненная в таблице 3.2 приведена в таблице3.3.
Таблица 3.3группа Перемычки между контактами
1
2
3
4
П5/а1 – П6/а1 – П4/а1
П5/а2 – П6/а2 – П6/в1
П5/а3 – П4/а2 – П4/а4
П5/а4 – П6/в2 – П4/а3 – П4/а5
Длительность основных и промежуточных тактов задаётсяустановкой перемычек на гребёнках П8 – П10.
Список литературы
1)Кременец Ю. А. «технические средстваорганизации дорожного движения». М «Транспорт» 1990 г.