|
Оценка качества проектных решений в сфере организации движения, особенно при проектировании сложных объектов: комплексных схем организации движения городов с населением свыше 500 тыс. жителей, временных схем организации движения на период перекрытия значительных участков улично-дорожной сети (УДС), - сопряжена с большим количеством трудностей объективного и субъективного характера. В основном эти трудности обусловлены отсутствием надежных методов прогнозирования распределения транспортных потоков в зоне проектирования при различных вариантах проектных решений, что, в свою очередь, связано с наличием большого количества факторов, влияющих на интенсивность движения автомобильного транспорта и распределение транспортных потоков по участкам УДС.
К таким факторам относятся:
- топологические характеристики, отражающие геометрическую структуру УДС и параметры ее отдельных элементов (например, ширина проезжей части, конфигурация перекрестков, транспортных развязок);
- факторы связанные собственно с организацией движения (одностороннее движение, запреты маневров на перекрестках, запреты движения грузового транспорта);
- факторы, связанные с наличием светофорного регулирования (схемы пофазного разъезда и параметры светофорного регулирования, характеристики регулируемых направлений, наличие координированного управления светофорными объектами);
- характеристики дорожного покрытия, отражающие его состояние и влияющие на условия движения транспорта;
- факторы, связанные с наличием пешеходных потоков и организацией движения пешеходов (дислокация нерегулируемых и регулируемых пешеходных переходов, наличие пешеходных ограждений);
- факторы, связанные с движением маршрутного общественного транспорта (интенсивность движения маршрутных автобусов и троллейбусов, дислокация остановок трамваев при расположении трамвайного полотна в одном уровне с проезжей частью и частота движения трамваев);
- факторы, связанные с парковкой транспортных средств на проезжей части, создающей помехи движению транспортного потока.
Очевидно, что учесть все многообразие этих факторов экспертным путем для построения прогнозных потокораспределений можно лишь при рассмотрении небольших участков УДС. Проектирование сложных схем организации движения требует создания и использования компьютерных моделей.
Помимо перечисленных факторов, на распределение транспортных потоков решающее влияние оказывает спрос на передвижения на автомобильном транспорте, характер которого существенно изменился за последнее десятилетие как в количественном, так и в качественном отношении. Экономические изменения, происшедшие в России в этот период, привели не только к многократному росту уровня автомобилизации, но и резкому увеличению доли деловых передвижений, которые в настоящее время определяют пиковые нагрузки на УДС.
К сожалению, существовавшие до настоящего времени модели распределения транспортных потоков не позволяли учесть всего многообразия перечисленных выше факторов и ориентированы скорее на градостроительное проектирование, чем на задачи организации дорожного движения. В частности, модель, широко используемая в ЗАО «Петербургский НИПИград», учитывает только топологические характеристики УДС. Отсутствует и опыт определения спроса на деловые передвижения на автомобильном транспорте. Это предопределило необходимость создания алгоритма и реализующей его компьютерной модели, позволяющей адекватно оценить последствия реализации проектных решений в сфере организации движения.
Работы по созданию такого алгоритма велись с 1992 г. Предварительная DOS-версия программы была апробирована в Государственном институте системотехники (г. Омск) при разработке комплексных схем организации дорожного движения городов Екатеринбург, Иваново, Кемерово, Ижевск и др. и подтвердила эффективность предложенного алгоритмического подхода.
Это позволило ЗАО «Инвестпроект» в 1997 г. приступить к разработке транспортной модели Санкт-Петербурга, основанной на применении современных компьютерных технологий.
Базовый подход, реализованный в модели, достаточно традиционен и основан на предположении о реализуемом участниками движения состоянии равновесия транспортных потоков (так называемый «второй принцип Вардропа»), которому соответствует минимум функционала.
При общей традиционности подхода реализованная в транспортной модели Санкт-Петербурга постановка задачи распределения транспортных потоков обладает рядом существенных особенностей и преимуществ по сравнению с использовавшимися ранее методами решения задач данного класса.
В отличие от традиционно используемого в моделях такого типа графа, вершины которого соответствуют перекресткам, а дуги – перегонам УДС, в рассматриваемой модели используется специальный граф организации движения, вершины которого соответствуют стоп-линиям на подходах к перекресткам, а дуги – проездам транспорта между стоп – линиями, что позволяет адекватно отобразить все особенности системы организации движения.
Учет ограничений, связанных с запретами отдельных маневров транспортных средств и наличием одностороннего движения, осуществляется путем удаления из графа организации движения соответствующих дуг.
Учет ограничений движения грузовых автомобилей описывается путем выделения в графе организации движения подмножества дуг, по которым запрещено движение грузового транспорта.
Транспортный поток по дуге рассматривается как вектор, составляющими которого являются потоки легкового транспорта, грузового транспорта и грузового транспорта, имеющего пропуск под знак запрета грузового движения. Целевая функция модели является в сущности обобщением функционала на векторный случай, а потоковые ограничения обеспечивают баланс каждой составляющей транспортного потока и реализацию трех матриц корреспонденций: матрицы передвижений на легковом транспорте и двух матриц передвижения грузовых автомобилей – имеющих пропуска для проезда под знак запрета грузового движения и не имеющих их.
Функция обычно /3,4,6/ рассматривалась как зависящая от длины дуги, числа полос на соответствующей автомобильной дороге и ряда эмпирически определяемых параметров. В модели, используемой ЗАО «Петербургский НИПИГРАД», для описания затрат времени на проезд по дуге применялись несколько ( менее 20) типовых функций. В разработанной модели для каждой дуги автоматически формируется индивидуальная функция затрат, зависящая не только от длины дуги и числа полос движения, но и от наличия на соответствующих дуге перегонах сечений, обуславливающих задержку транспортного потока, а также интенсивности движения нерельсового общественного транспорта и состояния дорожного покрытия. К сечениям, обуславливающим задержки транспортного потока, относятся стоп–линии на подходах к перекресткам, пешеходные переходы, трамвайные остановки в одном уровне с проезжей частью.
Для каждого из перечисленных типов сечений в модель встроены блоки, определяющие величины задержек транспорта в зависимости от характеристик сечений (например, параметров светофорного регулирования, частоты и продолжительности остановок трамваев) и интенсивности транспортных потоков.
Помимо перечисленных особенностей, транспортную модель Санкт-Петербурга отличает наличие блоков определения спроса на деловые ( а не только на трудовые ) передвижения на легковом транспорте и спроса на грузовые перевозки.
Начиная с 1998 г. транспортная модель Санкт-Петербурга использовалась ЗАО «Инвестпроект» и ЗАО «НИПИ территориального развития и транспортной инфраструктуры» для решения ряда задач, связанных как с проектированием организации движения ( определение путей объезда перекрываемых участков УДС и разработка схем организации движения на период перекрытий ), так и с более общими проблемами градостроительного характера. Примерами таких задач могут служить прогноз транспортных потоков на трассах Западного скоростного диаметра и Кольцевой автомобильной дороги, определение приоритетности проектов развития УДС, выполненное в рамках разработки «Программы первоочередных мер стабилизации транспортной системы Санкт-Петербурга до 2004 г. и прогноза ее комплексного развития на перспективу до 2010 г.». Опыт работы с моделью подтвердил возможность ее эффективного использования.
Дальнейшие планы совершенствования модели предполагают создание блока прогноза уровня безопасности дорожного движения, однако, как показывают предварительные исследования, в настоящее время не существует методик, позволяющих достоверно оценить влияние мероприятий по совершенствованию организации движения на его безопасность, что является существенным препятствием для скорейшего включения в модель этого блока.
Литература
1. Попков Ю.С., Посохин М.В., Гутнов А.В., Шмульян Б.Л. Системный анализ и проблемы развития городов. М. «Наука», 1983.
2. Мягков В.Н., Пальчиков Н.С., Федоров В.П. Математическое обеспечение градостроительного проектирования. Л., «Наука», 1989.
3. Стенбринк П. Оптимизация транспортных сетей. М. «Транспорт», 1981.
4. Васильева Е.М., Игудин Р.В., Лившиц В.Н. и др. Оптимизация планирования и управления транспортными системами М. «Транспорт», 1987.
5. Wardrop J.G. Some theoretical aspects of road traffic research. Proseedings of Institute of Civil Engineering, 1952.
6. Gartner N.H. Optimal traffic assignment with elastic demands. Transportation Sciense, 1982.
|