ОРГАНИЗАЦИЯ КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ НА УЧАСТКЕ УЛИЧНО-ДОРОЖНОЙ СЕТИ

Дальнейшим этапом дипломного проектирования является организация координированной работы ряда светофорных объектов. Это возможно при выполнении следующих трех условий:

1. Одинаковый цикл регулирования на всех перекрестках входящих в систему координации.

Рисунок 5.6 – Схема коммутации ламп светофоров на первом перекрестке

2. Наличие не менее двух полос движения в каждом направлении участка магистрали, на котором планируется организовать координированное управление.

3. Расстояние между соседними перекрестками не должно превышать 600 метров.

Если хотя бы одно из этих трех условий не выполняется, то координация нецелесообразна и данный раздел в дипломном проекте будет отсутствовать.

Благодаря своей простоте наибольшее распространение получил графоаналитический метод проектирования координированного управления светофорными объектами. Сущность метода заключается в построении графика путь – время, который выполняют в системе прямоугольных координат на миллиметровой бумаге. В масштабе, который выбирают произвольно и который зависит от длины улично-дорожной сети и числа светофорных объектов, по горизонтальной оси откладывают значения времени в секундах, по вертикальной оси – значения пути в метрах. Исходными данными для расчета являются: 1) выполненный в масштабе план магистрали с обозначением расстоянии между перекрестками; 2) схема существующей организации движения, на которой показаны светофоры, дорожные знаки и разметка, организация движения на перекрестках; 3) картограммы интенсивности движения транспортных средств и пешеходов на каждом перекрестке в характерные часы суток; 4) расчетные скорости движения для магистрали в целом и для отдельных ее участков.

На основе исходных данных для рассматриваемого периода суток рассчитывают режимы регулирования для всех светофорных объектов (методика изложена в п. 5). Перекресток, для которого получена максимальная длительность цикла, является наиболее загруженным и носит название ключевого. Учитывая, что при координированном управлении длительность цикла на всех перекрестках должна быть одинаковой, в качестве расчетного принимают цикл ключевого перекрестка, пропорционально увеличивая при этом длительности тактов на остальных перекрестках. Таким образом, оптимальным цикл регулирования будет только на ключевом перекрестке, на остальных перекрестках он будет избыточным. При высокой интенсивности движения на магистрали расчетный цикл в силу усиления процесса группообразования может быть избыточным, так как для пропуска более компактной группы автомобилей требуется меньше времени, чем при их случайном прибытии. Поэтому при интенсивности движения свыше 500 ед./ч на полосу расчетный цикл следует уменьшать на 15-20 %.

График координации строят в следующем порядке. Слева от вертикальной оси графика путь-время с соблюдением его вертикального масштаба наносят выпрямленный схематический план магистрали с указанием расстояний между перекрестками и режимов регулирования на них, соответствующих расчетному циклу. Слева указывается длительность сигналов светофоров по магистрали в последовательности зеленый – желтый – красный – красно-желтый. Вправо через границы перекрестков проводят линии, параллельные горизонтальной оси.

На горизонтальной оси, соответствующей ключевому перекрестку, наносят слева направо с соблюдением горизонтального масштаба повторяющуюся последовательность сигналов вдоль магистрали.

От начала зеленых сигналов и точек, отстоящих вправо на t_л, равное (0,4…0,5)Т_ц, проводят наклонные к горизонтали линии. Тангенс угла наклона этих линий соответствует расчетной скорости:

, (6.1)

где v_р – расчетная скорость движения, км/ч;

М_г – горизонтальный масштаб (число секунд в 1 см);

М_в – вертикальный масштаб (число метров в 1 см).

Показатель t_л определяет ширину так называемой ленты времени. Если фактический график движения автомобиля находится внутри этой ленты, то ему гарантируется безостановочное движение.

Лента времени для встречного направления берется той же ширины, но имеет обратный наклон, определяемый по формуле (6.1), соответственно расчетной скорости этого направления. Из плотной бумаги вырезают полоску шириной, равной ширине этой ленты, и, расположив ее под расчетным углом, передвигают по горизонтали в границах зеленого сигналы на ключевом перекрестке. При этом добиваются по возможности такого положения, чтобы на линиях остальных перекрестков расстояние t₃, отсекаемое двумя лентами времени (лентой и полоской), было не больше длительности зеленого сигнала для каждого перекрестка.

После этого на все горизонтальные полосы, соответствующие остальным перекресткам, наносят повторяющиеся последовательности сигналов таким образом, чтобы зеленые сигналы охватывали участки t₃, занятые обеими лентами времени. Если при этом имеется избыток зеленого сигнала, то он должен быть расположен по возможности слева от участка t₃. Взаимное расположение на горизонтали точек, соответствующих началу зеленых сигналов, определяет их сдвиги относительно друг друга и принятой нулевой отметки времени.

Если участок t₃ оказался больше зеленого сигнала на каком-либо перекрестке, т.е. одна из лент времени попадает частично на запрещающий сигнал, необходима коррекция графика. Она осуществляется следующими путями: уменьшением ширины ленты времени; изменением расчетной скорости (угла наклона ленты времени); увеличением длительности зеленого сигнала по магистрали на некоторых перекрестках. Перечисленные способы коррекции должны быть ограничены разумными пределами, так как могут привести к обратному результату – снижению эффективности движения транспортных средств. Ширину ленты времени не рекомендуется делать менее 0,3Т_ц, ибо с ее сужением уменьшается вероятность безостановочного проезда по магистрали транспортных средств. Допустимыми границами изменения расчетной скорости являются ±10 %. В противном случае расчетная скорость будет существенно отличаться от реальной, что приведет к увеличению числа задержанных автомобилей. Длительность зеленого сигнала по магистрали увеличивают за счет пересекающей улицы, вследствие чего на этой улице на подходах к магистрали могут возрасти транспортные задержки.

После коррекции графика на него наносят все ленты времени для потоков прямого и встречного направлений. В результате он приобретает законченный вид.

Пример организации координированной работы для участка изображенного в приложении А. Исходные данные приведены в таблице 6.1.

Т а б л и ц а 6.1 – Исходные данные для организации координированной работы ряда светофорных объектов

Наименование пересечения	Длина перегона, м	Продолжительность тактов, сек	Интенсивность движения транспортных средств/поток насыщения, ед./час	Интенсивность движения пешеходов, пеш./час
по главной дороге	по второстепенной дороге	через главную дорогу	через второстепенную дорогу
50 лет Октября-Кирова					774/3000	127/1381
50 лет Октября-Батова					774/3000	287/1356
50 лет Октября-Языковича					780/3000	295/1356
50 лет Октября-Марата					827/3000	294/1356

Продолжение таблицы 6.1

Наименование пересечения	Длина перегона, м	Продолжительность тактов, сек	Интенсивность движения транспортных средств/поток насыщения, ед./час	Интенсивность движения пешеходов, пеш./час
по главной дороге	по второстепенной дороге	через главную дорогу	через второстепенную дорогу
50 лет Октября-Свердлова-Пилипца					870/2547	420/1712
50 лет Октября-Дзержинского					817/2547	378/1712

В данном случае ключевым будет являться перекресток ул. 50 лет Октября и ул. Свердлова-Пилипца (так как время цикла на данном перекрестке равно 40 сек). Тогда по формуле (5.9) корректируются основные такты

- для первой фазы:

, сек;

- для второй фазы:

, сек.

Аналогично корректируются длительности основных тактов для остальных перекрестков входящих в систему координации. Результаты расчетов приведены в таблице 6.2.

Т а б л и ц а 6.2 – Результаты расчета длительности основных тактов

Наименование пересечения	Продолжительность тактов, сек

50 лет Октября-Кирова
50 лет Октября-Батова
50 лет Октября-Языковича
50 лет Октября-Марата
50 лет Октября-Свердлова-Пилипца
50 лет Октября-Дзержинского

Начальный этап построения графика координации приведен на рисунке 6.1.

Ширина ленты времени t_л = 0,3Т_ц = 0,3∙40 = 12 сек. Примем условно, что скорость движения на всех перегонах магистрали одинаковая и равная 60 км/ч. Тогда тангенс угла наклона ленты времени с учетом того, что горизонтальный масштаб равен 5,7 сек в 1 см, а вертикальный – 64,5 м в 1 см. (формула (6.1))

Откуда угол наклона равен 56^о.

Следует отметит, что согласно Правилам дорожного движения заканчивать движение через перекресток на желтый свет светофора допускается. Поэтому, на рисунке 6.1 поток движущийся по направлению Е-А оканчивает свое движение на перекрестке А на желтый свет. Из рисунка 6.1 также видно, что часть потока движущегося по направлению от Е к А будет задержана на перекрестке Г, а по направлению от А к Е – на перекрестках В и Е. Для ликвидации этого допускается:

1. Уменьшить ширину ленты времени до 0,3Т_ц.

2. Изменить скорость движения на 10 %.

Первое мероприятие было осуществлено изначально. Поэтому остается увеличить скорость на 10 %, т.е. скорость будет равна 66 км/ч. Тогда тангенс угла наклона ленты времени составит

Откуда угол наклона будет равен 59^о.

Промежуточный этап организации координированного управления приведен на рисунке 6.2. Из рисунка 6.2 видно, что по-прежнему часть потока движущегося по направлению от Е к А будет задержана на перекрестке Г, а по направлению от А к Е – на перекрестке В. Для ликвидации этого можно увеличить продолжительность горения разрешающего света на данных пересечениях за счет уменьшения времени горения красного света. Для данных перекрестков необходимо увеличить разрешающий сигнал на 4 сек., а запрещающий – уменьшить на 4 сек. Тогда, структура цикла на этих перекрестках В: 24-3-10-3. Окончательная схема координированного управления движением на участке ул. 50 лет октября приведена на рисунке 6.3.