Совершенствование организации дорожного движения г. Красноярска с использованием компьютерного моделирования транспортных потоков

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ Г. КРАСНОЯРСКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ

Опыт крупных городов показывает, что одной из наиболее актуальных проблем является несоответствие ресурсов улично-дорожной сети (УДС) потенциальным транспортным потокам. Данная проблема обусловлена, во-первых, значительными затратами, необходимыми для развития транспортной инфраструктуры, и, во-вторых, ограничениями сложившейся городской застройки. В связи с этим особую важность приобретают мероприятия, обеспечивающие оптимальное использование имеющихся ограниченных ресурсов УДС, то есть максимальное использование пропускной способности перегонов, узлов и развязок. Для решения данной задачи применяются методы компьютерного моделирования, которые позволяют рассчитать параметры транспортных потоков в зависимости от используемых методов организации и алгоритмов работы средств регулирова- ния дорожного движения. В настоящее время технологии, основанные на имитационном компьютерном моделировании транспортных потоков, применяются в большинстве развитых стран и некоторых крупных городах Российской Федерации (Москва, Санкт-Петербург, Ростов-на-Дону, Иркутск). В 2006 г. в рамках краевой целевой программы «Безопасность дорожного движения в Красноярском крае» на 20062008 гг. (Закон Красноярского края №16-3997 от 15 ноября 2005 г.) начаты работы по внедрению компьютерного моделирования дорожного движения в практику транспортного планирования.

В соответствии с данной программой для повышения эффективности системы управления дорожным движением поставлена задача осуществить обследование транспортных потоков и разработать компьютерную модель дорожного движения г. Красноярска.

Решение рассматриваемой задачи осуществлялось с использованием специализированного программного обеспечения AIMSUN NG (© 2005 TSS-Transport Simulation Systems).

Применение программы имитационного моделирования позволяет осуществить:

– прогнозирование транспортных заторов;

– выбор оптимальной организации движения на участке улично-дорожной сети и оценку пропускной способности для каждого варианта движения;

– анализ пропускной способности и движение в зоне остановок с учетом приоритета общественного транспорта;

– оптимизацию работы технических средств организации дорожного движения;

– анализ «узких мест» УДС (участки УДС, на которых в будущем возможны проблемы дорожного движения).

Принцип работы программы заключается в следующем: элементы (УДС) вводятся в компьютер посредством графического редактора. Они формируются на плане улично-дорожной сети в соответствии с масштабом используемых карт или аэрофотоснимков.

В процессе подготовки компьютерной модели дорожного движения учитываются следующие элементы УДС:

– параметры перегонов, длина, количество полос движения, направление движения по полосам с учетом специализации полос по видам транспорта и периодам движения (полосы общественного транспорта, реверсивные полосы, полосы разгона-торможения и т.д.);

– параметры средств регулирования движения: фазы работы светофоров (с учетом возможности гибкого регулирования дорожного движения), знаки приоритета, ограничение скорости движения и т.д.;

– пересечения УДС (развязки, регулируемые и нерегулируемые перекрестки, кольцевые пересечения и т.д.);

– регулируемые и нерегулируемые пешеходные переходы;

– остановочные пункты пассажирского транспорта общего пользования.

Кроме этого в компьютерной модели в качестве исходных данных учитываются:

– интенсивность элементов транспортных и пешеходных потоков в соответствующих направлениях, дифференцированных по периодам суток и дням недели;

– интенсивность движения подвижного состава пассажирского транспорта общего пользования по маршрутам;

– особенности поведения участников дорожного движения.

На рис. 1 приведена схема компьютерной модели одного из участков УДС г. Красноярска (ул. Высотная – Гусарова – Тотмина – Карбышева).

Оценка эффективности организации дорожного движения по результатам компьютерного моделирования транспортных потоков осуществляется по локальным и интегральным показателям (критериям эффективности). В качестве таких критериев можно использовать следующие показатели транспортных потоков, которые формируются в процессе моделирования:

• –    интенсивность (ед./час);

• –    плотность потока (ед./км);

• –    средняя скорость потока (км/час);

• –    среднее время движения по участку (с);

• –    среднее количество остановок на транспортное средство;

• –    средняя длина очереди (ед.);

• –    максимальная длина очереди (ед.) и др.

Кроме этого транспортная ситуация может быть оценена визуально по схеме потоков транспортных средств, отображаемых в процессе моделирования. Например, на рис. 2 приведено состояние транспортных потоков на компьютерной модели участка УДС, схема которого дана на рис. 1. Из рисунка видно, что на данном участке УДС в пико- вые периоды наблюдается заторовая    ситуация.

Рис. 1. Схема компьютерной модели участка УДС

Рис. 2. Состояние транспортных потоков на участке УДС

Рис. 3. Предлагаемая схема организации дорожного движения на пересечении ул. Гусарова - ул. Высотная

Рис. 4. Состояние транспортных потоков после реализации предлагаемой схемы организации дорожного движения

Выявление локальных проблем транспортной сети осуществляется посредством анимации процессов движения. Это позволяет оценить визуально транспортную ситуацию по схеме потоков транспортных средств, отображаемых в процессе моделирования. В результате можно выявить участки улично-дорожной сети, на которых возникают заторовые ситуации при тех или иных условиях движения.

Модель транспортных потоков предоставляет возможность локализовать и исключить на транспортной сети проблемы, которые не всегда можно определить через интегральные показатели.

Таким образом, применение программы AIMSUN NG позволяет разработать компьютерную модель транспортных потоков, которая удовлетворяет следующим требованиям.

• 1.    Локализация существующих проблем (например, заторов) на уличнодорожной сети, определение эффективности предлагаемых вариантов организации дорожного движения для устранения имеющихся проблем.

• 2.    Оценка надежности функционирования системы дорожного движения и разработка мероприятий по повышению ее уровня. Компьютерная модель обеспечивает анализ факторов, приводящих к сбоям на наиболее напряженных участках улично-дорожной сети, и оценку эффективности мероприятий для устранения данных проблем.

• 3.    Долгосрочное планирование развития системы дорожного движения с локализацией проблем и моментов их возникновения на улично-дорожной сети в результате роста интенсивности транспортных потоков, застройки города и других факторов.

• 4.    Определение эффективности необходимых изменений в организации дорожного движения в связи с вводом в эксплуатацию различных объектов

Выявление возникновения в будущем участков исчерпания пропускной способности сети, определение оптимального распределения транспортных потоков для исключения данных проблем.

массового притяжения населения, например торговых и культурных центров.

При использовании компьютерного моделирования решение задачи совершенствования организации дорожного движения на заданном участке УДС осуществляется следующим образом:

• 1)    замер существующих транспортных потоков;

• 2)    разработка модели транспортных потоков при существующей организации дорожного движения. Данный этап необходим для обеспечения адекватности модели транспортных потоков;

• 3)    формирование предложений по совершенствованию организации дорожного движения, оценка их эффективности с применением компьютерного моделирования транспортных потоков .

Адекватность модели транспортных потоков оценивается следующим образом :

• 1)    по соответствию интенсивности потоков в модели измеренным интенсивностям на отдельных перегонах рассматриваемого участка уличнодорожной сети;

• 2)    по средней скорости на наиболее напряженных участках улично-дорожной сети;

• 3)    путем оценки соответствия длины заторов реальным данным, замеренным на УДС.

Компьютерная модель транспортных потоков позволяет оценить практически любые предложения по совершенствованию организации дорожного движения: режимы работы светофорных объектов, дополнительные полосы движения, планировочные решения развязок и т.п. Например, для участка УДС, приведенного на рис. 1, предлагаемая схема организации дорожного движения дана на рис. 3. В результате компьютерного моделирования получено, что данная схема организации дорожного движения позволяет обеспечить эффективное обслуживание не только существующих, но и перспективных транспортных потоков (рис. 4). На рис. 4 видно, что транспортные потоки разрежены, заторовые ситуации не возникают. Данный вывод подтвер-

ждается также параметрами дорожного движения: средняя скорость на данном участке УДС возросла до 57 км/час, время задержки на перекрестке не превышает 30 сек.

В рамках рассматриваемого проекта в 2006-2007 гг. осуществлен замер транспортных потоков на основных участках УДС г. Красноярска. Учет транспортных потоков осуществлен на 2800 перегонах и перекрестках уличнодорожной сети. Интенсивность транспортных потоков определялась в разрезе видов транспортных единиц: легковые, грузовые автомобили, автобусы, троллейбусы, трамваи.

Результаты замеров транспортных потоков на всех основных перекрестках и перегонах улично-дорожной сети г.Красноярска занесены в компьютерную базу данных Access.

По результатам обследования портных потоков разработан комплекс компьютерных моделей транспортных потоков, который позволил разработать мероприятия по совершенствованию организации дорожного движения на основных проблемных участках УДС.