В процессе эксплуатации автоматизированных систем управления дорожным движением (АСУДД) и отдельных перекрестков со светофорной сигнализацией ежесезонно и ежегодно возникает задача расчета и, далее, выбора метода управления транспортными потоками (ТП) в соответствии с транспортной ситуацией. Основными проблемами при решении этой задачи являются: существование ряда факторов, влияющих на выбор метода управления и многообразие самих методов управления.
Факторы, влияющие на выбор метода управления
Наиболее значимыми факторами являются следующие:
- численность населения города;
- геометрия уличной сети;
- конфигурация перекрестков;
- количество полос в направлении движения;
- интенсивность движения;
- состав ТП;
- степень насыщения (загрузки) дорог.
Методы управления
По количественному признаку методы делятся на локальное (ЛУ) и координированное (КУ) управление. ЛУ распространяется на один перекресток, КУ распространяется на сеть перекрестков.
Далее методы подразделяются на жесткие и адаптивные (гибкие).
При жестких методах длительность цикла и длительность фаз постоянны в течение периода усреднения (как правило, 15 минут).
При адаптивных методах длительность цикла, длительности фаз и сдвиги фаз (при КУ) могут меняться следующим образом:
- каждый цикл, при местном адаптивном регулировании (МГР), в этом случае мы получаем «умный перекресток»;
- в течение 3 – 15 минут, при координированном управлении по результатам анализа параметров ТП в характерных точках (ХТ), в этом случае на сети перекрестков работает «умная система».
Анализ параметров ТП выполняется с помощью детекторов транспорта.
Выбор методов управления
Смена методов управления должна осуществляться при значительном изменении интенсивности движения ТП.
В зависимости от величины интенсивности ТП может находиться в одном из трех состояний: свободное, групповое, связанное.
Свободное состояние ТП наблюдается при интенсивности менее 350 авт./час на полосу. При этом состоянии возможны обгоны и маневры, и поддержание заданной скорости.
Групповое состояние ТП наблюдается при интенсивности от 350 до 650 авт./час на полосу. В этом случае маневры затруднены, и скорость групп выравнивается.
Связанное состояние ТП наблюдается при интенсивности более 650 авт./час на полосу. При этом состоянии маневры невозможны и скорость равна скорости лидера.
Таким образом, каждое состояние ТП отличается количественно и качественно и соответственно должен выбираться метод управления ТП.
Анализ статистических данных, полученных многолетними измерениями интенсивности движения средствами АСУДД, показал, что суточное изменение интенсивности на направлениях движения имеет закономерный, прогнозируемый характер. Из этого следует возможность формирования карты смены методов управления в течение суток на основе анализа графика суточного изменения интенсивности ТП.
Как показал опыт эксплуатации АСУДД в течение 20 лет с применением алгоритма расчета задержек автомобилей в реальном времени, гибкие методы управления эффективны при малых интенсивностях движения, а жесткие методы при высоких интенсивностях движения. Это обусловлено тем, что с увеличением интенсивности движения поток приобретает колонный (непрерывный) характер, и как следствие, гибкие методы вырождаются в жесткие с максимальными циклами. Полученные результаты справедливы при локальном и координированном управлении.
Методы управления и их связь с интенсивностью движения приведены в таблице.
| Тип управления | Методы | Район | Условия применения |
| Резервное управление | 1. Желтое мигание | Перекресток | Интенсивность менее 350 авт./час на полосу (ночное время). |
| Жесткое управление | 2. ЛУ однопрограммное. | Перекресток | На перекрестке, удаленном от других более 800м. Ширина проезжей части не более 10м. Интенсивность движения не более 350 авт./час на полосу. |
| 3. ЛУ многопрограммное | Перекресток | На перекрестке, удаленном от других более 800 м. Ширина проезжей части до 14 м (4 полосы). Интенсивность движения до 650 авт./час на полосу. | |
| 4. КУ однопрограммное | Сеть | На магистрали с шириной проезжей части не менее 14м (4 полосы). Интенсивность движения в среднем 450 авт./час на полосу. | |
| 5. КУ многопрограммное. | Сеть | На дорожных транспортных сетях сложной конфигурации при ширине проезжей части не менее 14м (4 полосы). Интенсивность движения до 900 авт./час на полосу (степень насыщения до 0,95) | |
| Адаптивное управление | 6. МГР по поиску разрывов | Перекресток | На перекрестках, удаленных от других более 800 м, при наличии детекторов транспорта. Ширина проезжей части не более 10 м. Интенсивность движения не более 350 авт./час на полосу. |
| 7. МГР с пропуском (вызовом) фаз | Перекресток | На любых перекрестках, оборудованных детекторами транспорта. При изменениях интенсивности движения на второстепенных дорогах менее120 авт./час на полосу в дневное время (с 6-00 до 23-00). | |
| 8. КУ по параметрам ТП в характерных точках | Сеть | На дорожно-транспортных сетях сложной конфигурации при ширине проезжей части не менее 14 м (4 полосы), при наличии детекторов транспорта. Интенсивность движения до 900 авт./час на полосу (степень насыщения до 0,95). При значительных суточных и сезонных изменениях интенсивности. | |
| 9. КУ с модификацией по скорости | Сеть | Условия аналогичные п.7. При частых изменениях состояния дорожного покрытия из-за снега, дождя и других факторов. | |
| 10. КУ с расчетом ПК | Сеть | Условия по сети аналогичные в п.7. Интенсивность движения от 350 до 650 авт./час на полосу. |
Комбинирование различных методов
При расчете программы координации допускается на некоторых перекрестках задавать на определенные периоды времени режимы желтое мигание (ЖМ) или МГР. Такой подход полезен на перекрестках возле торговых комплексов, которые работают с 10-00 до 20-00 и других подобных ситуациях.
Эта мера позволяет существенно сократить задержки на основных магистралях или, наоборот, вместо общерайонного режима ЖМ сохранять режим пофазного управления. Такой подход обеспечивает повышение уровня безопасности движения.
Оценка эффективности использования различных методов на основе наиболее распространенных отечественных и зарубежных систем
Эффективность использования различных методов оценивается на основе общих принципов оценки эффективности АСУДД и критерия затраты/эффективность. При этом существенным является точка отсчета, за которую обычно берется локальный режим работы светофорных объектов.
Первоначальный и основной эффект дают простейшие режимы: жесткое управление с применением алгоритмов местной гибкой коррекции. Дальнейшее повышение эффективности дает расширение библиотеки программ координации и ее адаптация к текущим, статистически усредненным условиям.
Дальнейший эффект дают уже адаптивные методы управления. Хотя их применение в среднем дает незначительное увеличение эффективности управления (причем каждое увеличение достигается все с большим ростом затрат) чисто экономически (не смотря на рост времени окупаемости) оно бывает выгодно с учетом конкретных условий работы.
Анализ эффективности функционирования систем с адаптивным управлением в период с 1985 по 2010 годы
Наиболее широкое применение нашли следующие отечественные АСУДД:
«АСС-УД», «Сигнал», «Микро». Основные показатели по 15 городам следующие:
- уменьшение количества ДТП на 10 – 25%;
- повышение средней скорости на 22 – 32 %;
- сокращение времени задержки на 55 – 74 %;
-уменьшение количества остановок на 62 – 66%.
Из зарубежных наиболее широко применяются системы «SCOOT», «SCATS», «OPAC», «PRODYN», «ACS-Lite» и другие, схожие с перечисленными. В основном, такие системы действуют на отдельных магистралях, либо в небольших подрайонах, время смены режима в подрайоне составляет не менее 5 минут при циклах более 100с. Период действия одного режима составляет от 60 минут до 120 минут. Эффект, в основном, достигается при интенсивностях не более 400 авт. в час на полосу. При больших интенсивностях системы вырождаются в жестко-программное управление. Для реализации немедленного реагирования необходимо контролировать детекторами транспорта все регулируемые направления, для повышения эффективности системы на 5% по времени проезда магистрали и количеству остановок необходимо увеличение финансирования в 2 – 3 раза.
К сожалению, подробных данных о эффективности подобных систем нет. Обычно говорится о небольших магистралях с упоминанием о обнадеживающих результатах или показания типа:
Гаханна Огайо США, ACSLite, магистраль на 9 перекрестках
…… ЛУ (на авт.)……КУ (на авт.)
задержки……135,9с….………135,28с
остановки..…3,5…………………2,9;
Мароонд Мельбурн Австралия, SCRAM, магистраль на 12 перекрестках
время проезда сократилось до 5% (пик) и 21% (утро).
Без приведения конкретной информации о параметрах объекта данные результаты в большинстве случаев сопоставимы с результатами внедрения режимов жесткого управления.
Таким образом, учитывая прогнозируемый характер транспортных потоков и большую длительность действия каждого режима (измеряется часами), по критерию затраты/эффективность, в большинстве случаев, наиболее выгодны оптимизирующие методы адаптивного управления, ориентированные на изменение режима управления не чаще, чем 1 раз в 30 минут.
Читайте также: «К вопросу об эффективности адаптивного управления транспортными потоками».
Петров В. В.
