Переход на красный

Оптимизация светофорного регулирования. Практический пример

Не нашли то, что искали? Тогда мощные технологии поиска по сайту Вам помогут.
Ключевые слова: , , , , .
Методичка по расчету простого перекрестка доступна по этой ссылке Калькулятор для расчета цикла светофорного регулирования на простом перекрестке доступен по этой ссылке

Содержание

1. Вступление
2. Характеристики пересечения
3. Обследование пересечения
4. Анализ измерений
5. Оптимизированный цикл регулирования
6. Оценка затрат энергоресурсов и загрязнения окружающей среды
7. Выводы

Вступление

Совсем недавно – около четырех месяцев назад — нерегулируемое примыкание ул. Хлопина к ул. Гжатской  было оборудовано светофором. Я регулярно пользуюсь пешеходным переходом на этом примыкании по дороге к
метро и обратно. При проектировании светофорного объекта был допущен ряд ошибок в плане соответствия ГОСТ Р 52289-2004. Но сейчас моей целью является не столько указать на ошибки, сколько улучшить условия движения на данном примыкании, как для автомобилистов, так и для пешеходов. При этом необходимо, чтобы изменения были малозатратными, и мои предложения никак не влияли на конструктив пересечения.

Характеристики пересечения

Для более наглядного представления рекомендую просмотреть видеоролик отснятый на данном примыкании спустя 9 месяцев.

Примыкание представляет собой две двухполосные улицы. Полоса движения на каждой улице около 4 метров. Таким образом, ширина проезжей части каждой улицы составляет около 8 метров.

На пересечении расположено два пешеходных перехода. Чтобы пересечь улицу Гжатская справа от примыкания необходимо сначала пересечь улицу Гжатская слева от примыкания, а затем пересечь улицу Хлопина. Два светофора на пути, где можно было бы обойтись одним, генерируют дополнительные задержки. Тем не менее устройство дополнительного перехода в предложении рассматриваться не будет для сокращения затрат и времени внедрения.

Конфигурация пересечения представлена на рисунке 1. Дополнительно пересечение можно просмотреть в Гугл-Панорамах (еще до установки светофорного объекта).

Рис. 1. Космический снимок Google

Обследование пересечения

Обследование пересечения производилось в вечерний час пик во вторник и пятницу. В пятницу интенсивности оказались ниже примерно на 20% поэтому для расчетов приняты интенсивности вторника.

В будущем будет произведен еще ряд обследований в утренний час пик, а также в межпиковое время и в выходные для предложения различных режимов работы для разного времени (утренний/вечерний час пик, ночь, день, выходной).

Цикл регулирования

При натурном обследовании был зафиксирован цикл светофорного регулирования. Цикл светофорного регулирования представлен на рисунке 2.
Рис. 2. Существующий светофорный цикл

По сути это двухфазная система регулирования с укороченными пешеходными сигналами светофора.  Общая продолжительность цикла равна 75 секундам (+/- 2 секунды из-за возможной погрешности секундомера).

Время зеленого сигнала для автомобилей обоих фаз примерно одинаково и равно 30 и 35 секунды. Пешеходный зеленый сигнал равен соответственно 22 и 23 секунды в первой и во второй фазе. Максимальное время ожидания пешеходами зеленого сигнала при этом — 52 секунды. (Почти минуту нужно стоять, чтобы пройти проезжую часть шириной 7 метров).

Интенсивности потоков

При обследовании примыкания были выявлены интенсивности автомобильных и пешеходных потоков, представленные на рисунке 3.

Рис. 3. Интенсивности потоков в вечерний час пик

 

Интенсивности автомобильного транспорта весьма низкие. При грубом расчете пропускной способности используются предельные интенсивности на 1 полосу равную 800 приведенных единиц в час. Как видно из представленной на рисунке 3 схемы автомобильные интенсивности в 2-3 раза ниже максимально возможных для полосы движения на светофоре.

В процессе измерения интенсивностей  автомобильного транспорта был отмечен только 1 микроавтобус и полное отсутствие грузового транспорта.

При измерении интенсивности пешеходных потоков подсчитывалось также количество нарушителей (пренебрегающих запрещающим сигналом светофора). При пересечении улицы Гжатская нарушители составили 29% от общего потока. Такое высокое процентное содержание нарушителей вызвано тремя факторами:

  1. долгое время ожидания (до 53 секунд),
  2. большая дистанция между автомобилями (отсутствие авто в пределах видимости) и
  3. узкая проезжая часть (7 метров).

По тем же причинам нарушения красного сигнала светофора встречается и среди автомобилистов.

Анализ измерений

Руководствуясь отечественными рекомендациями по проектированию светофорных объектов ОДМ 218.6.003-2011 были рассчитаны средние задержки на всех подходах к примыканию, а также средняя задержка для всего примыкания (рисунок 4).

В отечественных нормативах используется только оценка задержек автомобильного транспорта.  То есть, нет инструментария для более глубокой оценки пересечения. Представленные средние задержки для автомобилей по ОДМ не велики, и на основе этого пересечение может быть признано отлично справляющимся со своей задачей. Однако ежедневное использование данного примыкания в качестве пешехода неудобно.  Для того чтобы подробно рассмотреть работу узла воспользуемся немецкими рекомендациями по оценке элементов улично-дорожной сети HBS 2001.

Рассчитанные задержки автотранспорта по HBS 2001 не на много выше задержек по ОДМ (рисунок 4).

Рис. 4. Средняя задержка при существующем светофорном цикле

 

Наибольший интерес в данном случае представляют задержки пешеходов, которые возможно рассчитать по HBS. На рисунке 5 представлена максимальное время ожидания пешеходами зеленого сигнала, средние задержки по направлениям при пересечении одной проезжей части (П1, П2, П3, П4) и при пересечении двух проезжих частей (переход по диагонали П4 > П2, П2 > П4).

Рис. 5. Задержки пешеходов при существующем светофорном цикле

 

Теперь перейдем к «десерту» — сравнению условий преодоления узла автомобилистами и пешеходами. Сравнивать по величинам задержки будет не верно, так как комфорт и ценность перемещений на автомобиле и пешком различаются. Чтобы привести задержки к единому знаменателю воспользуемся Уровнем Обслуживания (Level Of Service).

Уровень обслуживания позволяет количественно оценить качество движения транспорта (в частности, автомобилей, общественного транспорта, пешеходов, велосипедистов). Существует несколько ступеней уровня обслуживания. Высшая ступень «А» соответствует наиболее высокому удобству перемещения. Самая низкая ступень «F» соответствует наихудшему удобству и скорости перемещения. Для моторизированного транспорта это означает растущие заторы, для пешеходного движения — чересчур  высокие задержки.

Для пересечений и примыканий со светофорным регулированием уровень обслуживания определяется на основе задержек. На рисунке 6 представлены уровни обслуживания (читай приоритет) для автомобильных (А1 – А6) и пешеходных потоков с одним переходом (П1 – П4)  и двумя переходами (П4 > П2, П2 > П4) проезжей части.

Рис. 6. Уровень обслуживания для автомобильных и пешеходных потоков

 

Из рисунка отчетливо видно, что автомобили имеют наивысший комфорт и приоритет, в то время как для пешеходов условия значительно хуже. В особенности это касается диагональных направлений.

Попробуем улучшить условия движения, не ухудшив условия для автомобилей.

Оптимизированный цикл регулирования

По причине различающихся интенсивностей в различное время суток представленный ниже цикл может не быть оптимальным в течение 24 часов.

Рассматриваемое примыкание представляет собой достаточно простой случай. Простое примыкание, низкие интенсивности движения, понятная геометрия. Расчет по ОДМ 218.6.003-2011 является достаточным.

Расчет светофорного цикла регулирования производился на основе геометрических параметров примыкания (количество полос, ширина полосы движения, радиусы поворота) и полученных на основе обследования интенсивностей транспортных потоков (см. рис. 3).

Расчет показал, что продолжительность всего цикла 33 секунды является достаточной для обеспечения требуемой пропускной способности. При этом в цикле (рисунок 7) выделено две фазы продолжительностью 19 и 14 секунд (с зеленым сигналом в каждой фазе для автомобилей и пешеходов 14 и 10 секунд соответственно).

Рис. 7. Предлагаемый светофорный цикл

 

Для оценки пересечения рассчитаем задержки для всех направлений по HBS и сравним их с задержками при существующем цикле работы светофора (рисунок 8).

Рис. 8. Средняя задержка на светофоре до и после оптимизации

 

Наглядно видно, что средние задержки сократились не только в пешеходном движении (в 2-3 раза), но и в автомобильном (до 2 раз).  С точки зрения пешехода полученные при оптимизации задержки менее значительны. К тому же при менее продолжительном цикле светофорного регулирования автомобили будут двигаться более плотно. Эти два фактора в значительной степени уменьшать желание пешехода нарушать правила дорожного движения.

Меньшее время ожидания зеленого сигнала снизит и желание водителей проехать на красный сигнал светофора.

Опять же приведем задержки к единому знаменателю – к уровню обслуживания (рисунок 9).

Рис. 9. Уровень обслуживания до и после оптимизации

 

Как видно из рисунка уровень обслуживания для автомобилей не ухудшился, а вот для пешеходов значительно улучшился и достиг своего максимума.

Оценка затрат энергоресурсов и загрязнения окружающей среды

Оценка затрат горючего выбросов вредных веществ производилась на основе имитационного моделирования. На рисунке 10 виден незначительный уровень снижения указанных параметров. Расчетные методики и имитационные модели, как правило, отличаются подобными результатами, так как и теоретические методы и имитационное моделирование имеют погрешность.

Дальнейшая оптимизация светофорного регулирования (в рамках цикла равного 33 секундам) в имитационной модели позволила получить уже более достойный результат. На рисунке 10:

ДО – Существующее регулирование,

ПОСЛЕ – рассчитанный цикл 33 секунды по ОДМ и

В МОДЕЛИ – быстрая оптимизация соотношения фаз в цикле 33 секунды непосредственно в модели.

Рис. 10. Оценка изменений на основе имитационной модели

Выводы

Самый главный вывод состоит в том, что в отечественной практике слабо используются передовые знания и опыт в области светофорного регулирования. Это приводит к потере времени на светофорных пересечениях, снижению уровня безопасности дорожного движения, увеличенному расходу топлива и более интенсивному загрязнению окружающей среды выхлопными газами.

В городе достаточно много пересечений, которые подобно рассмотренному имеют необоснованно завышенный запас пропускной способности для автомобилей в ущерб автомобильному (парадокс!) и пешеходному движению. Такие пересечения необходимо оптимизировать под существующую ситуацию.

В настоящее время в РФ нет обязательных норм, регламентирующих построение цикла светофорного регулирования. Есть рекомендации и учебники, которые не обязательны для использования и не используются. Кроме того, даже в имеющихся рекомендациях отсутствует полный набор инструментов для оценки пересечений (например, отсутствие оценки пешеходного движения), а современные ГОСТы в некоторых случаях неоправданно ограничивают круг решений (в частности, пересечение транспортных и пешеходных потоках, о чем напишу позже).

Для полного представления влияния регулирования на пересечениях необходим регулярный сбор данных о дорожно-транспортных происшествиях с фиксированием места, времени, условий, возраста участников, последствий ДТП и других параметров. Как минимум это позволит выявить пересечения с наиболее интенсивным возникновением ДТП, как максимум оценить условия, провоцирующие рискованное поведение участников дорожного движения и избегать их в будущем.

Оптимизация светофорного регулирования – относительно дешевый способ увеличить безопасность дорожного движения на пересечениях. Необходимо обратить пристальное внимание на этот способ, так как эффект может соответствовать (а иногда быть бОльшим) дорогостоящим мероприятиям (например, разделение пешеходных и транспортных потоков в разных уровнях).

И последнее. Сейчас постоянно ведутся разговоры об «умных» светофорах. Вероятно под такими светофорами подразумевается адаптивное регулирование. По словам журналистов «умные» светофоры решают и проблемы пропускной способности, и проблемы безопасности. Однако следует обратить внимание, что логику работы адаптивного регулирования проектирует инженер-проектировщик. Адаптивное регулирование намного сложнее постоянных режимов работы. Есть ли уверенность в том, что инженеры, которые не могут правильно настроить постоянный режим работы светофора смогут спроектировать правильно светофорный объект с адаптивным регулированием? У меня такой уверенности нет.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ключевые слова: , , , , .

Отправить ответ

Оставьте первый комментарий!

Сообщить о
avatar
wpDiscuz