РОЗДІЛ 2
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ДОРОЖНЬОГО РУХУ
Оцінка якості управління дорожнім рухом і проектними рішеннями в сфері організації дорожнього руху, особливо для складних об'єктів, комплексних схем організації руху міст із населенням понад 500 тис. жителів, тимчасових схем організації руху на період перекриття значних ділянок вуличної мережі сполучена з необхідністю урахування достатньо великої кількості даних для розв'язання протиріч непевності об'єктивного і суб'єктивного характеру. В основному ці труднощі обумовлені відсутністю надійних методів прогнозування розподілу транспортних потоків у межах району, охопленого світлофорною мережею АСУДР, при різноманітних варіантах прийнятих рішень по управлінню. Це, у свою чергу, пов'язано з наявністю значного числа факторів, що впливають на інтенсивність руху автомобільного транспорту і розподіл транспортних потоків по ділянках вуличної мережі.
До таких факторів відносяться:
- топологічні характеристики, що відбивають геометричну структуру вуличної мережі і параметри її окремих елементів (наприклад, ширина проїжджої частини, конфігурація перехресть, транспортних розв'язок);
- фактори пов'язані власне з організацією руху (однобічній рух, заборони маневрів на перехрестях, заборони руху вантажного транспорту);
- фактори, обумовлені наявністю світлофорного регулювання (схеми пофазного роз'їзду й параметри світлофорного регулювання, характеристики регульованих напрямків, наявність координованого управління світлофорними об'єктами);
- характеристики дорожнього покриття, що відбивають його стан і впливають на умови й швидкість руху транспорту;
- фактори, пов'язані з наявністю пішохідних потоків і організацією руху пішоходів (дислокація нерегульованих і регульованих пішохідних переходів, наявність пішохідних огороджень);
- фактори, пов'язані з рухом маршрутного громадського транспорту (інтенсивність руху маршрутних автобусів і тролейбусів, дислокація зупинок трамваїв при розташуванні трамвайної полотнини в одному рівні з проїжджою частиною й частота руху трамваїв);
- фактори, пов'язані з парковкою транспортних засобів на проїжджій частині, що створює перешкоди рухові транспортного потоку [60].
Очевидно, що врахувати все різноманіття цих факторів експертним шляхом для побудови прогнозних розподілів потоків можна лише для невеликих ділянок вуличної мережі. Оптимізація автоматизованого управління в складних схемах організації руху потребує створення й використання комп'ютерних моделей.
Крім перерахованих факторів на інтенсивність транспортних потоків на вуличній мережі вирішальний вплив надає попит до пересування на автомобільному транспорті, характер якого істотно змінився за останнє десятиліття, як у кількісному, так і в якісному відношенні. Економічні зміни, що відбулися на Україні в цей період, призвели не тільки до багатократного зростання рівня автомобілізації, але й до різкого збільшення долі ділових пересувань, що у даний час визначає пікові навантаження на міських магістралях.
Моделі транспортних потоків, що існували до теперішнього часу, орієнтовані скоріше на містобудівне проектування, чим на задачі управління дорожнім рухом [14]. Відсутній і досвід визначення потреб на ділові пересування на автомобільному транспорті. Крім того, немає єдиної думки про те, як оцінювати ефективність управління дорожнім рухом.
2.1. Обґрунтування й вибір цільової функції АСУ дорожнім рухом
Ефективність управління дорожнім рухом можна оцінювати безліччю критеріїв, які залежать від управління. У якості цільової функції управління дорожнім рухом можуть бути використані величини: обсяг шкідливих викидів атмосферу, загальний час проїзду по маршруту, число зупинок за одну поїздку, коефіцієнт пропуску, середня затримка екіпажа за цикл, середні простої через затримки [11], швидкість сполучення, число ДТП, інтенсивність руху [19], загальний час затримок транспортних засобів на перехрестях. Більшість перерахованих характеристик дорожнього руху є взаємозалежними [19].
Цільова функція може бути визначена за результатами практичних вимірів або за даними математичного моделювання. Математична модель являє собою деяке спрощене представлення реальної системи і, незалежно від її деталізації й складності, вона може претендувати на правильний відбиток досліджуваних процесів. Однією з умов суттєвості розроблюваних моделей є відображення параметрів, які складають цільову функцію.
Наприклад, цільову функцію для визначення витрат часу на пересування автомобіля з одного пункту в інший через регульовані перехрестя можна представити оператором
,
де S - відстань, яку повинен проїхати автомобіль;
Vcp - середня швидкість руху автомобіля;
? - сумарний час затримки автомобіля на регульованих перехрестях.
Аналогічним образом можна описати функцію для визначення витрат пального автомобілем при русі через регульовані перехрестя з одного пункту в інший:
,
де О - об'єм двигуна автомобіля.
Усереднені в цілому по м. Одесі дані про забруднення атмосферного повітря відбивають несприятливу екологічну обстановку практично у всіх районах міста [6, 69]. Середня концентрація оксиду вуглецю дорівнює
7,2 мг/м3 (2,4 ГДКс.д.), а концентрація оксидів азоту складає 0,11 мг/м3
(2,75 ГДКс.д.). Максимальний рівень забруднення реєструється в районі Пересипських мостів (пост Херсонський сквер) і на вул. Чорноморського козацтва. На цих постах Держметеоцентр Чорного й Азовського морів реєструє більш ніж триразове перевищення гранично допустимих середньодобових концентрацій (ГДКс.д.) оксиду вуглецю. Вказані пости розміщені поблизу транспортних магістралей.
Існуючий рівень забруднення атмосферного повітря в м. Одесі являє загрозу для населення і навколишнього природного середовища. У зв'язку з цим рекомендується оцінити можливість застосування в якості цільової функції величини екологічного ризику, що визначається у залежності від рівня забр