Приложение 3. Оценка характеристик транспортных потоков, пропускной способности и условий функционирования кольцевых пересечений

Приложение 3

Оценка характеристик транспортных потоков, пропускной способности и условий функционирования кольцевых пересечений

1. Обследование транспортных потоков на кольцевых пересечениях

1.1. Характеристики транспортных потоков (интенсивность движения, состав транспортного потока, коэффициенты неравномерности, скорость движения, время задержки, время стоянки, длина очереди) служат начальными сведениями для принятия решений при разработке схем, вариантов и проектов организации движения на кольцевых пересечениях. Характеристики транспортных потоков получают путем натурных исследований и методами прогнозирования (расчетными методами, методами моделирования). Натурные исследования выполняют автоматизированными средствами (транспортными детекторами, передвижными дорожными лабораториями), с использованием средств видеофиксации и при помощи наблюдателей.

1.2. Базовыми характеристиками служат интенсивность движения и состав транспортного потока. При регистрации состава транспортного потока выделяют следующие типы транспортных средств: мотоциклы (включая мотороллеры и мопеды), легковые автомобили (в том числе автомобили с прицепом), грузовые автомобили (с грузоподъемностью до 2 т (с учетом грузопассажирских автомобилей, легких грузовых автомобилей и автофургонов), с грузоподъемностью до 5 т, с грузоподъемностью до 8 т и свыше 8 т, автопоезда с грузоподъемностью до 12 т и свыше), автобусы (особо малой и малой вместимости, средней и большой вместимости (в том числе троллейбусы), особо большой вместимости (включая сочлененные автобусы и троллейбусы)). Бланки учета интенсивности движения и состава транспортного потока приведен в приложении 4.

1.3. При оценке характеристик транспортных потоков на существующих узлах, ведут работу по восстановлению матрицы корреспонденций. Матрица корреспонденций - это таблица, отражающая распределение интенсивности движения в узле между въездами и выездами. Матрицы корреспонденций являются важнейшей информацией, характеризующей распределение транспортных потоков. Восстановить матрицу корреспонденций - значит найти такую матрицу, которая будет соответствовать фактической с необходимой точностью. Матрицы корреспонденций получают по данным натурных обследований. Различают несколько методов оценки матриц корреспонденции: метод цветных бирок, метод записи номерных знаков, метод одного наблюдателя, методы широкоугольного или панорамного и воздушного видеомониторинга.

1.4. Метод одного наблюдателя. Для обследования корреспонденций достаточно будет одного наблюдателя. В соответствии с методическими рекомендациями назначается период наблюдения, в течение которого наблюдатель регистрирует корреспонденции между пунктом отправления и назначения. Этот период выбирается в зависимости от интенсивности въезжающего транспортного потока и требуемой точности (рисунок 3.1, 3.2). Под визуальным контролем наблюдателя находятся автомобили, последовательно въезжающие в узел со стороны одного въезда. Наблюдатель следит за маршрутом движения въехавшего автомобиля. Как только он понимает пункт его назначения, делает отметку в бланке. Затем выбирает следующий автомобиль в любой полосе движения и выполняет то же самое в течение всего периода наблюдения. Соотнеся полученные абсолютные значения количества автомобилей в каждом направлении с интенсивностью движения на въезде, получает долю транспортных средств в определенном направлении. Точность этих значений будет соответствовать величине, назначенной при выборе периода наблюдения. Наблюдатель не должен контролировать маршруты движения абсолютно всех автомобилей. Структура матрицы корреспонденций проявляется даже при выборочном контроле за маршрутами движения транспортных средств и не меняется в течение длительных промежутков времени. При этом следует помнить, что структура матрицы корреспонденций меняется в течение суток. В результате наблюдатель получает относительное распределение объемов движения между каждым въездом и всеми выездами. Используя фактические значения интенсивности движения на каждом въезде, восстанавливают матрицу распределения интенсивности движения в узле (матрицу корреспонденций).

Рисунок 3.1 - Определение минимального времени регистрации интенсивности движения при восстановлении матриц корреспонденций для 4-х лучевых узлов

Рисунок 3.2 - Определение минимального времени регистрации интенсивности движения при восстановлении матриц корреспонденции для 3-х лучевых узлов

2. Продолжительность обследования интенсивности движения

2.1. При организации обследования интенсивности движения необходимо учитывать колебания интенсивности движения внутри пикового периода, поскольку кратковременные превышения интенсивности над пропускной способностью могут вызвать образование затора. Пиковая интенсивность движения может устанавливаться несколькими способами (рисунок 3.3).

2.2. Метод "А". Длительность исследуемого периода Т составляет 15 минут, (т. е. 0,25 часа). В этом случае часовая пиковая интенсивность и приведенная пиковая интенсивность, полученная в интервале протяженностью 15 минут, связаны зависимостью PHF

, (3.1)

где V - пиковая интенсивность движения за час пик, прив.ед/ч; - приведенная пиковая интенсивность прибытия транспортных средств на подходе (полосе) к регулируемому пересечению, измеренная в течение 15-минутного интервала, прив.ед./15 мин; PHF - коэффициент часовой неравномерности (при отсутствии данных принимается равным PHF = 0,92).

Рисунок 3.3 - Методы измерения пиковой интенсивности движения

2.3. Метод "В". Измерение выполняется в течение всего периода Т (в течение часа). Недостатком метода "В" является то, что не учитывается эффект неравномерности внутри пикового часа, когда в течение некоторых интервалов времени интенсивность может превысить пропускную способность.

2.4. Метод "С". Исследование проводится в течение всего периода Т (в течение часа), но при этом разделено на 15-минутные интервалы времени.

2.5. В результате, если выявлены интервалы, когда интенсивность прибытия превышает пропускную способность, то обеспечивается более точная оценка качества организации дорожного движения (т. е. величин задержек и очередей транспортных средств на рассматриваемом подходе к регулируемому пересечению).

2.6. В случаях, когда отношение интенсивности движения v к пропускной способности с (v/c-отношение - уровень загрузки) больше, чем 0,9, период измерений желательно продлять до момента пока интенсивность движения остается постоянной.

2.7. Если в течение анализируемого периода уровень загрузки (v/c-отношение) превышает значение 1,0, то обследование продлевается до момента снижения величины уровня загрузки ниже значения 1,0.

2.8. В случае использования метода "С" определяется коэффициент внутричасовой неравномерности PHF:

, (3.2)

где - количество транспортных средств на подходе (полосе), проехавших пересечение в течение часа, авт./ч; - количество транспортных средств на подходе (полосе), проехавших пересечение в течение 15-минутного интервала, авт./15 мин.

3. Формирование матрицы корреспонденций

3.1. Матрицу корреспонденций строят по данным абсолютных и относительных значений интенсивности движения. Ввиду неравномерности распределения объемов движения по направлениям во времени, матрицы корреспонденций составляют для каждого характерного периода буднего и выходного дня. Для построения матрицы корреспонденций по данным относительных значений используют интенсивность движения, приведенную к легковому автомобилю. При составлении матриц корреспонденций по абсолютным значениям интенсивности движения, таблицы строят для каждого типа транспортных средств обособленно.

3.2. По данным матрицы корреспонденций строят цифрограмму, картограмму, эпюру и контурную диаграмму (рисунки 3.6-3.9).

3.3. Сумма значений каждого столбца матрицы соответствует интенсивности движения выходящего потока на соответствующем выезде, сумма значений каждой строки соответствует интенсивности движения входящего потока на соответствующих въездах (рисунок 3.3). Для вычисления значений интенсивности движения кольцевых потоков, пересекающихся потоков необходимо сложить значения интенсивности, отмеченные в матрице (рисунки 3.4, 3.5).

Рисунок 3.3 - Схема для определения интенсивности движения входящих (въезжающих) и выходящих (выезжающих) транспортных потоков

Рисунок 3.4 - Схема для определения интенсивности движения кольцевых транспортных потоков

Рисунок 3.5 - Схема для определения интенсивности движения пересекающихся (переплетающихся) транспортных потоков

3.4. На рисунках 3.6 - 3.9 индексами обозначены корреспонденции между соответствующими въездами и выездами.

3.5. Распределение интенсивности движения по матрице корреспонденций и вычисление интенсивности движения на участках переплетения (пересечения), для трехлучевых и многолучевых кольцевых пересечений, выглядят аналогично.

Рисунок 3.6 - Вид эпюры интенсивности движения на кольцевом пересечении

Рисунок 3.7 - Изображение распределения интенсивности движения на кольцевом пересечении с помощью контурной диаграммы

3.6. Характеристику состава транспортных потоков приводят для узла целиком или для каждого направления с указанием распределения интенсивности движения по типам транспортных средств. Скорость движения на участках кольцевой проезжей части определяют по параметрам центрального направляющего островка (Dцно), длины участка переплетения (Lп) и интенсивности движения по кольцевой проезжей части (Qп) (таблица 3.1).

Рисунок 3.8 - Варианты цифрограмм интенсивности движения на кольцевом пересечении

Рисунок 3.9 - Способы изображения картограмм интенсивности движения на кольцевом пересечении

Таблица 3.1

Определение скорости движения по кольцевой проезжей части от диаметра центрального направляющего островка и длины участка переплетения

Интенсивность движения по полосе, ед/ч	Средняя скорость движения транспортного потока на участке переплетения
200
300
400
500
600
700
800

d - диаметр центрального направляющего островка, м; Lп - длина участка переплетения, м

4. Расчет пропускной способности

4.1. В соответствии с действующими нормативно-методическими документами, пропускная способность кольцевого пересечения определяется следующим образом (таблицы 3.2-3.5):

, (3.3)

где С - коэффициент, характеризующий диаметр центрального направляющего островка; - коэффициент, учитывающий состав транспортного потока; А и Б - коэффициенты, характеризующие планировку въезда; - объём движения кольцевого потока, ед/ч

, (3.4)

где - доля i-го типа транспортных средств; - коэффициент приведения i-й группы транспортных средств; n - количество типов транспортных средств.

4.2. Коэффициенты приведения к легковым автомобилям для кольцевых пересечений отличаются от коэффициентов приведения для линейных участков. Это связано с иными законами движения транспортных средств в узлах с кольцевой системой (таблица 3.3).

4.3. Практическая пропускная способность въезда:

(3.5)

4.4. Для расчета полной пропускной способности кольцевого пересечения необходимо определить коэффициент запаса пропускной способности на каждом въезде, который характеризует насколько может увеличиться интенсивность на въезде до достижения пропускной способности.

Таблица 3.2

Сводная таблица расчетных параметров

		, ед/ч	А	Б
1	1	<2240	1500	0,67
2	2	<2530	2630	1,04
1	2	1400	1800	0,45
1	2	>1400	2630	1,04
1	3	1600	1800	0,31
1	3	>1600	3200	1,18
2	3	1100	2900	0,91
2	3	>1100	3200	0,18

- количество полос на подходе к узлу; - количество полос при въезде на кольцевое пересечение.

Таблица 3.3

Коэффициенты приведения

Тип транспортного средства
Легковой	Грузовой <2 т	Грузовой 2..5 т	Грузовой > 5 т	Автобусы	Мотоциклы
Коэффициент приведения
1,0	1,4	1,7	2,3	2,9	0,5

Таблица 3.4

Коэффициенты влияния диаметра центрального направляющего островка на пропускную способность кольцевого пересечения

С	0,94	1,0	0,9	0,84	0,79	0,75
Д, м	15-20	40-50	80	125	160	200

, (3 6)

где z - уровень загрузки; х рассчитывается для каждого въезда.

Таким образом, пропускная способность кольцевых пересечений определяется:

, (3.7)

где - интенсивность движения на i-м въезде, ед/ч.

4.5. Для расчёта пропускной способности кольцевого пересечения с центральным направляющим островком малого размера применяют метод, также основанный на расчёте пропускной способности въезда на кольцевое пересечение (таблицы 3.5, 3.6):

, (3.8)

где L - пропускная способность въезда, ед/ч; А, В - параметры, характеризующие количество полос при въезде на кольцевое пересечение; - интенсивность движения кольцевого потока, ед/ч.

Таблица 3.5

Параметры, характеризующие пропускную способность въезда

Количество полос		Значение параметров
При въезде	На кольцевой проезжей части	А	В
1	1	1,218	0,74
1	2-3	1,250	0,53
2	2	1,380	0,5
2	3	1,404	0,42

Таблица 3.6

Значения коэффициентов влияния пешеходного движения на пропускную способность въезда кольцевого пересечения

Интенсивность движения на кольцевой проезжей части, ед/ч	Одна полоса движения на кольцевой проезжей части				Две полосы движения на кольцевой проезжей части
	Интенсивность движения пешеходного потока, пеш/ч
	100	200	300	400	100	200	300	400
100	0,99	0,93	0,87	0,82	0,89	0,87	0,84	0,81
200	0,99	0,94	0,88	0,83	0,90	0,87	0,84	0,81
300	0,99	0,94	0,89	0,84	0,91	0,88	0,85	0,82
400	0,99	0,95	0,90	0,86	0,92	0,89	0,86	0,83
500	0,99	0,95	0,91	0,88	0,94	0,90	0,87	0,84
600	0,99	0,96	0,93	0,90	0,95	0,91	0,88	0,84
700	0,99	0,97	0,95	0,93	0,96	0,93	0,89	0,85
800	0,99	0,98	0,97	0,96	0,98	0,99	0,90	0,86
900	0,99	1,00	1,00	1,00	1,00	0,96	0,91	0,87
1000	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	0,97	0,93	0,89
1100					1,00	0,99	0,95	0,90
1200					1,00	1,00	0,96	0,91
1300					1,00	1,00	0,98	0,93
1400					1,00	1,00	1,00	0,95

4.6. Для учёта влияния на пропускную способность пешеходов и велосипедистов при имеющихся наземных пешеходных переходах в устьях сходящихся улиц (таблица 3.6), используют следующее выражение:

, (3.9)

где - пропускная способность въезда с учётом влияния пешеходного перехода, ед/ч; L - пропускная способность въезда, ед/ч; - коэффициент влияния интенсивности движения пешеходов на пропускную способность кольцевого пересечения.

4.7. Пропускная способность кольцевого пересечения будет определяться как сумма значений и пропускных способностей выездов:

, (3.10)

где - пропускная способность кольцевого пересечения, ед/ч; n - количество въездов; - пропускная способность въездов с учётом влияния пешеходных переходов (и без учёта влияния переходов), авт/ч.

4.8. Расчёт пропускной способности кольцевого пересечения с центральным направляющим островком малого размера для российских условий эксплуатации осуществляется по методу Д.Ю. Чумакова:

, (3.11)

где - пропускная способность малого кольцевого пересечения, ед/ч; - пропускная способность въезда на кольцевое пересечение с учётом влияния интенсивности движения пешеходов, авт/ч; k - количество въездов на кольцевое пересечение;

, (3.12)

где - пропускная способность въезда с учётом влияния пешеходного перехода, ед/ч; - пропускная способность въезда без учёта влияния пешеходного перехода, ед/ч; - коэффициент влияния пешеходного перехода;

, (3.13)

где - пропускная способность въезда на кольцевое пересечение без учёта пешеходного перехода, авт/ч; - приведённая интенсивность движения кольцевого потока, ед/ч; - "полезный" временной интервал между двумя транспортными средствами, с; - средний интервал между транспортными средствами, с;

, (3.14)

где - "полезное" время, используемое транспортными средствами, с;

, (3.15)

, (3.16)

где - длина легкового автомобиля, м; - безопасная дистанция между автомобилями, м; - расчётная скорость для проектируемого малого кольцевого пересечения, км/ч;

, (3.17)

где g - ускорение свободного падения, ; - коэффициент сцепления; - время реакции водителя, с.

4.9. Альтернативой аналитическим методам расчёта пропускной способности кольцевых пересечений можно считать методы моделирования. Функциональные возможности современных программных комплексов позволяют получать графоаналитические зависимости основных характеристик транспортных потоков. При этом ограничений, связанных с конфигурацией узла, практически нет. Методы моделирования дают возможность более развёрнуто подойти к характеристике пропускной способности узла, определить скорость, при которой достигается пропускная способность, охарактеризовать факторы, ограничивающие данный параметр. Имеется возможность учесть состав потока, фактическое распределение объёмов движения по направлениям, конфигурацию въездов, размеры и форму центрального направляющего островка, оценить эффективность мер повышения пропускной способности.

4.10. Оценка пропускной способности мини-кольцевых пересечений, малых кольцевых пересечений, кольцевых пересечений среднего размера может осуществляться и альтернативным способом:

, (3.18)

где с - пропускная способность въезда на кольцевое пересечение, ед/ч;

- интенсивность движения кольцевого потока в створе въезда, ед/ч.

Для оценки пропускной способности двухполосного въезда на двухполосное кольцевое пересечение используется аналогичная регрессионная модель:

, (3.19)

где с - пропускная способность въезда на кольцевое пересечение, ед/ч;

- интенсивность движения кольцевого потока в створе въезда, ед/ч.

4.12. Расчет пропускной способности мини-кольцевых пересечений, малых кольцевых пересечений, кольцевых пересечений среднего размера в городских условиях, может быть выполнен так:

, (3.20)

где с - пропускная способность въезда на пересечение, авт/ч;

- доля свободной части транспортного потока главного направления;

- интенсивность движения кольцевого потока, авт/с;

- критический временной интервал, с;

- параметр распределения временных интервалов в транспортном потоке главного направления;

- минимальный временной интервал между транспортными средствами главного направления (таблица 3.7), с;

- временной интервал следования из очереди для транспортного потока второстепенного направления, с.

, (3.21)

, (3.22)

Таблица 3.7

Значения параметров дихотомического распределения

Параметр	Характер въезда транспортных средств в узел
	Случайное	Пачкообразное
А	2	4
, с	1,5	1,8

5. Оценка времени задержки и уровня обслуживания

5.1. Характеристика уровня обслуживания кольцевого пересечения базируется на определении среднего времени задержки (таблица 3.8), которое складывается из геометрической задержки, эксплуатационной задержки и задержки при въезде в узел.

Таблица 3.8

Критерии оценки уровня обслуживания для кольцевых пересечений по значению среднего времени задержки автомобиля в узле

Значение времени задержки, с/авт	Уровень обслуживания
0-10	А
10-15	В
15-25	С
25-35	D
35-50	Е
>50	F

, (3.23)

где - полное среднее время задержки одного автомобиля в узле, с;

- среднее значение геометрической задержки в узле, с;

- среднее значение задержки при въезде в узел, с;

- среднее значение эксплуатационной задержки в узле, с

5.2. Геометрическая задержка формируется ввиду большой площади узла и наличия центрального направляющего островка. Транспортные средства вынуждены его огибать, двигаясь в любом из направлений (таблица 3.9).

5.3. Задержка при въезде в узел образуется из-за торможения, ожидания въезда и разгона.

5.4. Эксплуатационная задержка образуется от взаимодействия автомобилей на участках переплетения и пересечения при перестроении в процессе движения по кольцевой проезжей части (таблица 3.10).

, (3.24)

- интенсивность движения соответственно правоповоротного потока, потока прямого направления, левоповоротного потока, возвратного потока для j-го въезда, ед/ч;

- среднее значение геометрической задержки одного автомобиля соответственно правоповоротного потока, потока прямого направления, левоповоротного потока, возвратного потока для j-го въезда, с;

- интенсивность движения на j-ом въезде, ед/ч;

М - количество въездов

Таблица 3.9

Аналитические зависимости времени геометрической задержки от диаметра центрального направляющего островка

Вид манёвра	Аналитическое выражение
Правый поворот
Движение прямо
Левый поворот
Разворот

d - диаметр центрального направляющего островка, м.

Таблица 3.10

Аналитические выражения для расчёта времени эксплуатационной задержки

Интенсивность движения, приведённая к полосе, ед/ч	Эксплуатационная задержка, с/авт
200
300
400
500
600

d - диаметр центрального направляющего островка, м.

, (3.25)

- среднее время задержки одного автомобиля от ожидания возможности въезда в узел для j-го направления, с;

- среднее время задержки одного автомобиля от ожидания разгона и торможения при въезде в узел для j-го направления, с;

- интенсивность движения на j-ом въезде, ед/ч (рисунок 3.10);

m - количество въездов

Рисунок 3.10 - Изменение времени задержки автомобиля при ожидании возможности въезда на кольцевое пересечение

5.5. Величина эксплуатационной задержки второстепенного направления от ожидания приемлемого временного интервала в кольцевом потоке для въезда на кольцевое пересечение зависит так, как показано на рисунках 3.10, 3.11.

Рисунок 3.11 - Изменение суммарной задержки от ожидания торможения и разгона при въезде на кольцевое пересечение

, (3.26)

- среднее время задержки одного автомобиля при движении по участку кольцевой проезжей части, с

- интенсивность движения на i-ом участке кольцевой проезжей части, ед/ч

n - количество участков переплетения (пересечения)

5.6. Для расчета интенсивности движения на участках кольцевой проезжей части необходимо восстановить матрицу корреспонденций в узле.

6. Оценка риска ДТП

6.1. Степень опасности существующего кольцевого пересечения определяется величиной коэффициента относительной аварийности (таблица 3.11), характеризующего количество происшествий на 10 млн. автомобилей, прошедших через узел.

, (3.27)

G - количество ДТП за год;

- коэффициент годовой неравномерности интенсивности движения;

- интенсивность движения входящего потока на i-м въезде, авт./сутки;

n - количество въездов.

Таблица 3.11

Характеристика степени опасности кольцевого пересечения

Ка	3	3,1-8,0	8,1-12	>12
Степень опасности пересечения	Неопасное	Малоопасное	Опасное	Очень опасное

6.2. Для снижения количества ДТП на кольцевых пересечениях необходимо совершенствовать их информационное обеспечение и инженерное обустройство при разработке и внедрении современные методы организации движения с учетом их эффективного применения в конкретных дорожных условиях.

Рисунок 3.12 - Виды ДТП на кольцевых пересечениях

6.3. Виды ДТП на кольцевых пересечениях (рисунок 3.12):

1. Боковое столкновение при въезде в узел

2. Наезд на бордюрный камень внешней кромки кольцевой проезжей части

3. Наезд на центральный направляющий островок

4. Попутное столкновение автомобилей при въезде на кольцевое пересечение

5. Боковое столкновение при выезде из узла

6. Наезд на пешехода на пешеходном переходе

7. Наезд на вершину устьевого направляющего островка

8. Боковое столкновение при въезде (выезде)

9. Попутное столкновение на кольцевой проезжей части

10. Попутное столкновение при выезде в зоне пешеходного перехода

11. Наезд на велосипедиста при въезде в узел

12. Наезд на велосипедиста при выезде из узла

13. Боковое столкновение на кольцевой проезжей части

14. Встречное столкновение на кольцевой проезжей части

15. Наезд на пешехода на кольцевой проезжей части

16. Наезд на пешехода при выезде из узла

7. Моделирование движения на кольцевых пересечениях

7.1. Организация работы по моделированию движения

7.1.1. Для организации работы по моделированию движения, необходим единый подход для решения практических задач (таблица 3.12).

Таблица 3.12

Порядок выполнения работ по моделированию в составе проекта организации дорожного движения

N п/п	Наименование этапа	Содержание работ	Результат
1	Определение целей и задач моделирования	Формулирование целей и задач моделирования. Определение зоны моделирования и временного отрезка функционирования объекта моделирования. Разработка плана сбора экспериментальных данных, возможных альтернативных вариантов моделирования	Цель и задачи моделирования. Программа сбора экспериментальных данных. Описание альтернативных вариантов. План разработки модели, включая дополнительные приложения
2	Сбор экспериментальных данных	Разработка методики сбора экспериментальных данных. Разработка требований к полноте и достоверности информации, требований к созданию базы данных	Отчет о результатах сбора данных
3	Разработка модели	Создание модели сети, технических средств организации дорожного движения, данных транспортного спроса	Первичный вариант модели заданного объекта в программно-моделирующем комплексе
4	Выявление ошибок	Выявление ошибок геометрических параметров сети, матриц корреспонденций, противоречий между исходными данными, ошибок поведения модели путем визуализации	Модель заданного объекта в программно-моделирующем комплексе
5	Калибровка модели	Проверка и подбор параметров модели для получения результатов, соответствующих экспериментальным данным	Результаты калибровки
6	Использование модели	Моделирование заданных вариантов. Подготовка расчетных данных	Результаты моделирования
7	Подготовка заключительного отчета	Анализ полученных результатов. Оценка эффективности предложенных мероприятий по совершенствованию организации дорожного движения	Заключительный отчет. Техническая документация

7.1.2. Рассматривая непосредственно различные направления моделирования при совершенствовании организации дорожного движения, следует выделять следующие типы задач:

оперативные решения организации движения;

решения, связанные с реконструкцией кольцевых пересечений;

планирование развития кольцевых пересечений.

7.2. Выбор метода моделирования

7.2.1. Различают следующие подходы и модели анализа транспортной ситуации при решении задач организации дорожного движения:

- аналитические детерминированные модели, входящие в нормативные и методические документы для решения относительно простых задач прогнозирования транспортной нагрузки, пропускной способности;

- модели транспортного спроса для транспортного планирования при разработке проектов развития узлов;

- микромодели для воспроизведения режимов движения каждого автомобиля в потоке с учетом геометрических характеристик дороги, параметров автомобиля, косвенным учетом типа вождения.

7.2.2. На выбор метода моделирования влияют следующие основные факторы:

- характеристики и тип кольцевого пересечения;

- наличие баз данных по характеристикам транспортных потоков и дорожной сети;

- методы и средства организации дорожного движения;

- задачи проектирования;

- ресурсы.

7.3. Выбор программного обеспечения.

Рекомендуется к применению программное обеспечение по моделированию движения на микроуровне для решения различных задач, используя при этом как собственные модели и программы моделирования, так и интегрированные коммерческие программные продукты (AIMSUN, VISSIM, PARAMICS, CORSIM, AVENUE).

7.4. Сбор и подготовка данных для моделирования

7.4.1. Перечень исходных данных зависит от целей и задач моделирования, объекта моделирования, применяемых моделей и программного обеспечения. В общем случае типы исходных данных можно представить следующим образом:

- геометрические характеристики узла (длина линейных участков, число полос, ширина полос, радиус кривых, продольный уклон, дислокация остановочных пунктов общественного транспорта и пешеходных переходов);

- организация дорожного движения (размещение светофорных объектов, параметры светофорного регулирования, алгоритмы регулирования, дорожные знаки, участки ограничения скорости);

- транспортный спрос (интенсивность движения на входах в зону моделирования, матрицы корреспонденций, состав потока, интенсивность движения общественного транспорта);

- данные для калибровки (интенсивность движения в контрольных точках, скорость, длина очереди). В зависимости от типа применяемых методов моделирования при калибровке модели могут также использоваться параметры, отражающие некоторые свойства автомобиля и водителя (длина автомобиля, максимальное ускорение и замедление, максимальная скорость, время реакции водителя и т. д.).

7.4.2. Основные характеристики узла при моделировании включают:

- категории пересекающихся дорог;

- характеристики поперечного сечения дороги - число полос, ширина полос, назначение полос движения, наличие разделительной полосы и ее ширина, дополнительная полоса, конфигурация пересечения;

- велосипедные дорожки, тротуары;

- полосы общественного транспорта (расположение, тип, остановочные пункты);

- условия доступа к узлу;

- длина линейных участков узла, продольные уклоны, радиусы кривых.

7.4.3. Все данные о дорожной сети на участке моделирования должны быть проверены путем натурных обследований.

7.4.4. Исходные данные о параметрах схемы организации дорожного движения включают:

- данные скоростных режимов - скорость свободного движения, средняя скорость, скорость на отдельных участках;

- установленные ограничения скорости;

- дорожные знаки, разметка;

- дислокация транспортных детекторов;

- параметры светофорного регулирования;

- методы и алгоритмы управления движением;

- ограничения на движения автомобилей.

7.4.5. Исходные данные транспортного спроса должны характеризоваться следующей совокупностью данных:

- интенсивность движения транспортных потоков на всех входах/выходах в зоне моделирования;

- состав потока;

- матрицы корреспонденций для различных временных периодов и состава транспортного потока в соответствии с динамикой изменения транспортного спроса;

- пропускная способность и потоки насыщения;

- длина очереди на наиболее загруженных пересечениях;

- интенсивность пешеходного движения;

- интенсивность велосипедного движения;

- данные по движению общественного транспорта - тип транспортных средств, маршруты движения, интервалы для каждого маршрута, среднее время нахождения транспортного средства на остановке.

7.4.6. При моделировании транспортный спрос может задаваться как матрицей корреспонденций, так и данными, указывающими долю поворотного движения на каждом въезде/выезде. Если при моделировании будут решаться задачи перераспределения транспортных потоков или выбора маршрутов движения, то в этом случае транспортный спрос должен быть обязательно представлен матрицей корреспонденций.

Поскольку при калибровке данных используются такие параметры как пропускная способность участков сети, интенсивность движения, скорость движения, время задержки, длина очереди, желательно, чтобы все эти данные были получены одновременно, поскольку в этом случае обеспечивается сопоставимость результатов измерений.

7.4.7. Значения пропускной способности и потоков насыщения, полученные по результатам измерений, должны быть проверены на реалистичность при сравнении с рекомендуемыми значениями нормативных источников. Дополнительному анализу должны подвергаться результаты, отличающиеся более чем на 25% от нормативных.

7.4.8. Рекомендуется также провести визуальную оценку ситуации именно в тот период времени, который будет рассматриваться при моделировании. Такой вид наблюдений позволяет более объективно интерпретировать данные, полученные в результате измерений. Кроме того, такая оценка ситуации позволяет скорректировать дислокацию пунктов сбора информации и помочь в выявлении потенциальных ошибок при сборе данных.

8. Создание базовой модели

8.1. Первым шагом при создании модели является построение в выбранном программно-моделирующем комплексе узла в соответствии с ранее определенными пространственными размерами модели.

В модели транспортный спрос задается количеством транспортных средств определенного типа, совершающих поездку из одного въезда во все выезды в заданный период времени. Поэтому необходимо составлять матрицы корреспонденций как для разных типов транспортных средств, так и для разных периодов времени. Также задаются маршруты и графики движения рейсовых автобусов, объемы велосипедного и пешеходного движения.

8.2. При создании модели данные, характеризующие водителя, являются необходимыми при калибровке модели. Поведение водителей в модели можно регулировать за счет следующих параметров:

- изменение времени реакции водителей. Может устанавливаться как фиксированное время реакции, так и изменяющееся по вероятностным законам. Кроме того, можно устанавливать отдельно время реакции при движении и при торможении;

- определение отношения водителей к уровню ограничения скорости на базе специальных опросов;

- чувствительность водителя ведомого автомобиля для оценки уровня замедления лидирующего автомобиля;

- условия выполнения обгона и возвращения на более медленную полосу.

8.3. Дополнительно к стратегиям управления движением имеется необходимость моделирования специальных событий:

- закрытие для движения отдельных полос;

- снижение пропускной способности.

8.4. Для выполнения процедуры моделирования задаются следующие параметры:

- продолжительность моделирования;

- время "прогрева" модели;

- перечень параметров моделирования для конкретных участков;

- промежутки времени для вывода результатов моделирования;

- вид отчетных данных (таблицы, графики, анимация);

- перечень расчетных параметров моделирования для объекта в целом;

- параметры оценки качества организации дорожного движения.

8.5. Создание модели завершается проведением полной проверкой для выявления возможных потенциальных ошибок и допущенных неточностей.

9. Калибровка модели

9.1. Калибровка - это процесс нахождения таких значений параметров, которые будут обеспечивать работоспособность модели в конкретных условиях.

Калибровка включает в себя анализ и корректировку параметров модели, каждый из которых влияет на результаты моделирования, и, при этом, необходимо учитывать влияние этих параметров друг на друга. В этих условиях рекомендуется все параметры калибровки разбить на две группы:

- параметры, которые не оказывают существенного влияния на поведение модели данного объекта и которые не подлежат корректировке;

- параметры, регулировка которых позволит обеспечить приближение модели к реальным условиям.

9.2. Общим правилом является сведение к минимуму возможного числа калибровочных параметров второй группы.

10. Оценка достоверности модели

10.1. Оценка достоверности заключается в проверке соответствия результатов моделирования по откалиброванной модели фактическим данным. При проверке могут использоваться следующие статистические оценки:

- среднеквадратическая ошибка;

- нормализованная среднеквадратическая ошибка;

- коэффициент корреляции;

- коэффициент Зейла.

10.2. Наиболее распространенным критерием расхождений между результатами моделирования и фактическими данными является средний квадрат ошибки. Нормализованная среднеквадратическая ошибка определяет отклонение в процентах данных моделирования от экспериментальных данных. Значение нормализованной среднеквадратической ошибки, не превышающее 0,15 является удовлетворительным результатом калибровки модели.

10.3. Значения главной статистики Зейла, превышающие 0,2 свидетельствуют о существенных отклонениях между результатами моделирования и фактическими данными и калибровку модели необходимо продолжить.

10.4. Расчетная пропускная способность не должна отличаться от фактической более чем на 10%. По длине очереди, расчетные и фактические данные должны отличаться не более, чем на 20%. Задержки в узле не должны иметь отклонение между расчетными и фактическими данными более 15%.

11. Анализ проектных решений

11.1. Анализ проектных решений может состоять из различных сценариев: моделирование условий движения при совершенствовании организации дорожного движения и существующем транспортном спросе, прогнозирование перспективного транспортного спроса при существующей схеме организации дорожного движения, развитие транспортной инфраструктуры и т.д. Для каждого из этих сценариев необходимо осуществить несколько прогонов моделирования, произвести статистическую обработку данных моделирования, провести анализ параметров эффективности и сделать выводы по проектным решениям.

11.2. Моделирование альтернативных проектных решений состоит из нескольких этапов:

- разработка альтернативных проектных решений;

- прогнозирование транспортного спроса для различных проектных решений;

- выбор параметров эффективности;

- моделирование сценариев;

- статистическая обработка результатов;

- оценка эффективности проектных решений.

11.3. Результаты моделирования представляются в табличном виде, графическом виде (графики зависимостей, гистограммы), в виде визуализации.