Моделирование транспортного потока Гриншильдса и Гринберга

Содержание

 

Введение

Задание и исходные данные на проектирование

1. Характеристика дорожного движения на участке дороги

1.1 Характеристика состава транспортного потока и интенсивности

движения

1.2 Расчёт приведённой интенсивности движения

2. Оценка безопасности дорожного движения на перекрёстке

2.1 Определение количества конфликтных точек и возможных конфликтных ситуаций. Определение сложности и опасности перекрёстка

2.2 Пофазная организация движения на перекрёстке

3. Определение вида вероятностного распределения интервалов

3.1 Расчёт фактических интервалов движения

3.2 Построение гистограммы распределения интервалов

4. Построение графиков зависимости между интенсивностью, плотностью и скоростью транспортных потоков

4.1 Выбор скорости движения

4.2 Расчёт интенсивности движения по имитационным макромоделям

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Выполнение курсовой работы по моделированию дорожного движения является важным этапом профессиональной подготовки студентов, обучающихся по специальности "Организация и безопасность движения". Курсовая работа является основой закрепления теоретических основ лекционных курсов "Организация дорожного движения" и "Моделирование дорожного движения". Курсовая работа способствует развитию у студента навыков самостоятельной работы, необходимых в процессе выполнения дипломного проекта и дальнейшей профессиональной деятельности: при выполнении инженерных расчётов по специальности; для грамотного оформления технической документации; для использования нормативных документов и специальной литературы.

Цель курсовой работы - закрепление теоретического материала, путём исследования характеристик транспортных потоков, статистической обработки результатов исследований и оценки уровня загрузки перекрёстка при построении основной диаграммы транспортного потока и проведения имитационного моделирования движения транспортного потока.

Тема курсовой работы - применение методов статистической обработки экспериментальных данных о распределении интервалов между автомобилями в транспортном потоке на регулируемом перекрёстке по каждой полосе движения для выявления теоретической зависимости и построения имитационных моделей.

Задачи: определение вида гистограммы распределения интервалов между автомобилями во времени, определение фактической, возможной и теоретической пропускной способности каждой полосы перекрёстка, построение графиков зависимости между интенсивностью, плотностью и скоростью, проверка соответствия полученных данных микромоделям транспортного потока Гриншильдса и Гринберга.

транспортный поток интервал дорога

Основной задачей данной курсовой работы является определение стохастического характера поступления автомобилей на перекрёсток, построение диаграмм транспортного потока и выявление и оценка резерва пропускной способности на примере реального перекрёстка, задаваемого студенту в зависимости от его варианта.

Оценка условий работы перекрёстка проводится на основе метода имитационного моделирования движения транспортных потоков. После этого выявляют и анализируют проблемные для движения полосы и места возможных заторов на перекрёстке.

Задание и исходные данные на проектирование

Поскольку темой курсовой работы является анализ работы реального объекта улично-дорожной сети города или участка автомобильной дороги, то такими объектами или участками могут быть перекрёсток, (как регулируемый, так и нерегулируемый), площадь и т.п.

По заданию исследуем реальный перекресток, пересечения таких улиц как Мичурина и Лазо. Направление улицы Мичурина (со стороны детского дома) к Мичурина (ул. Курако). После замеров на перекрестке получили интенсивность ТП, занесена в таблицу 1, и время цикла:

Тц = (t_з1=31) + (t’₁=3) + (t_з2=20) =54c

Где: t_з - время горения зелёного сигнала по соответствующему направлению; t’ - время промежуточного такта (желтого сигнала).

Время горения зеленого сигнала светофора для данного направления составляет 31 с.

1. Характеристика дорожного движения на участке дороги

Поскольку темой курсовой работы является анализ работы реального объекта улично-дорожной сети города или участка автомобильной дороги, то такими объектами или участками могут быть перекрёсток, (как регулируемый, так и нерегулируемый), площадь и т.п. Объектом был взят перекресток - пересечение Мичурина и Лазо. Данный перекресток является регулируемым. Данные о транспортном потоке и характеристике движения проводились 19.09.2012 г. с 10.00-11.00 ч.

 

.1 Характеристика состава транспортного потока и интенсивности

движения

Исходными данными является посчитанная интенсивность, а также временной интервал между автомобилями за каждый цикл (см. таблица 1).

Таблица 1 - Исходные данные.

№ цикла	направление ул. Климасенко (со стороны маг. "Успех")									итого
	1 полоса
	право			прямо			лево
	Легк.	Груз.	Автоб.	Легк.	Груз.	Автоб.	Легк.	Груз.	Автоб.
1	0			0			4			4
2	1			2			0			3
3	1			4			0			5
4	2			1			2			5
5	0			0			4			4
6	4			10			3			17
7	1			7			1			9
8	0			8			0			8
9	1			2			4			7
10	2			5			4			11
11	2			5			3			10
12	0			0			2			2
13	0			2			0			2
14	2			9			1			12
15	2			5			0			7
16	0			7			1			8
17	3			0			0			3
18	4			6			0			10
19	4			9			0			13
20	1			2			0			3
21	1			6			3			10
22	2			7			3			12
23	0			10			0			10
24	2			7			3			12
25	0			3			4			7
26	3			1			4			8
27	4			1			1			6
28	1			3			1			5
29	4			8			2			14
30	4			7			3			14
31	3			9			4			16
32	2			2			2			6
33	1			9			4			14
34	2			9			1			12
35	2			8			2			12
36	2			8			2			12
37	1			3			0			4
38	4			4			4			12
39	0			9			0			9
40	2			1			1			4
41	0			7			3			10
42	1			7			4			12
43	4			4			3			11
44	3			0			1			4
45	2			0			0			2
46	3			3			4			10
47	0			7			1			8
48	2			7			1			10
49	1			3			0			4
50	4			2			0			6
51	2			4			4			10
52	3			7			3			13
53	1			4			1			6
54	3			7			2			12
55	2			0			2			4
56	0			8			4			12
57	2			9			1			12
58	1			0			2			3
59	3			9			3			15
60	0			8			2
61	1			6			3			10
62	2			7			0			9
63	3			5			2			10
64	0			2			1			3
65	1			4			4			9
66	0			6			0			6
Итог	116			320			124			560

1.2 Расчёт приведённой интенсивности движения

Для оценки реальной загрузки перекрестка транспортом пользоваться абсолютным значением интенсивности некорректно, поскольку при этом не учитывается состав транспортных потоков (ТП). Состав ТП характеризуется соотношением в нем транспортных средств различного плана, имеющих разные габаритные размеры и динамические характеристики. Поэтому состав ТП оказывает значительное влияние на все параметры, характеризующие дорожное движение.

Для того чтобы учесть в фактическом составе ТП влияние различных типов транспортных средств на загрузку дороги, применяют коэффициенты приведения k_пр к условному легковому автомобилю. Для решения практических задач ОДД, особенно в городах, целесообразно применять коэффициенты приведения. При большой интенсивности движения и при ориентировочной оценке загрузки дороги можно определять состав ТП по группам транспортных средств (например: легковые, грузовые, автобусы). В этом случае для группы транспортных средств можно определить средневзвешенный коэффициент приведения.

Для определения приведенной интенсивности используем коэффициенты приведения. Коэффициенты приведения для легковых автомобилей, грузовых автомобилей и автобусов, а также формулу для расчёта приведённой интенсивности необходимо определить по действующим нормативным документам.

Показатель интенсивности движения в условных приведенных единицах q_пр, прив. авт/ч, определяют по формуле:

 (1.1)

где q_i - интенсивность движения транспортных средств i-го типа, авт/ч; k_прi - коэффициент приведения для транспортных средств i-го типа; n - число типов транспортных средств, на которое разделены данные наблюдения.

Легковые	1,0
Грузовые более 5т	2,0
Автобусы средней вместимости	3,0

Расчеты сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Приведенная интенсивность движения.

Цикл	Прив. интен.	Цикл	Прив. интен.	Цикл	Прив. интен.
1	4	24	12	47	10
2	3	25	7	48	4
3	5	26	8	49	6
4	5	27	6	50	10
5	4	28	5	51	13
6	17	29	14	52	6
7	9	30	14	53	12
8	8	31	16	54	4
9	7	32	6	55	12
10	11	33	14	56	12
11	10	34	12	57	3
12	2	35	12	58	15
13	2	36	12	59	10
14	12	37	4	60	10
15	7	38	12	61	9
16	8	39	9	62	10
17	3	40	4	63	3
18	10	41	10	64	9
19	13	42	12	65	6
20	3	43	11	66	5
21	10	44	4
22	12	45	2
23	10	46	10
Итого	560 пр. авт/ч

Найдем средневзвешенную длину транспортно потока:

Средневзвеш. длина = (N_л·L_л+N_а·L_а+N_г·L_г) / (N_л+Nа+N_г) (1.2)

Где: N_л,N_а,N_г - количество автомобилей соответственно легковых, автобусов и грузовых; L_л=4,5м,L_а=12м,L_г =10м - длина соответствующего вида ТС.

Средневзвеш. длина полосы= 4,5м

(1000/4,5) =222 >200

2. Оценка безопасности дорожного движения на перекрёстке

2.1 Определение количества конфликтных точек и возможных конфликтных ситуаций. Определение сложности и опасности перекрёстка

Сложность условий движения на исследуемом перекрестке характеризует уровень безопасности движения. Поскольку обеспечение требуемого уровня безопасности является целевой функцией ОДД, то анализу этого уровня должно уделяться повышенное внимание.

Конфликтные точки - места, где в одном уровне пересекаются траектории движения транспортных средств, а также происходит отклонение и слияние ТП. В этих местах на перекрестках вероятность возникновения ДТП наибольшая. Таким образом, возникает возможность оценивать потенциальную опасность перекрестка по числу конфликтных точек, а их анализ позволяет сравнивать между собой различные варианты схем движения.

Существуют различные подходы количественной оценки совокупности конфликтных точек. Как наиболее распространенную рекомендуют использовать пятибалльную систему оценки перекрестка.

При ее использовании условную опасность любого пересечения М определяют следующим образом:

 (2.1)

где n_о, n_с, n_п - число точек соответственно отклонения, слияния, пересечения. Принято считать узел (перекрёсток) малой сложности (простым) при <40, средней сложности при =40-80, сложным при =80-150 и очень сложным при >150.

 

m=2 + 3·2 + 5·2 = 18<40;

Перекресток считать простым.

Показатель опасности m´ рассчитывается как сумма условных баллов:

 

где индексы k,l иp - числа конфликтных точек отклонений, слияний и пересечений на данном перекрестке; -соответствующие им индексы интенсивностей.

= ( (4+5) + (3· (4+3+0+3)) + (5· (5+3+0+0))) =79

Расчеты сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 Показатель опасности 1фазы улицы Мичурина.

№ цикла	Число конфликтных ситуаций	№ цикла	Число конфликтных ситуаций	№ цикла	Число конфликтных ситуаций
1	79	24	98	47	87
2	80	25	55	48	95
3	97	26	63	49	97
4	50	27	81	50	145
5	89	28	103	51	116
6	144	29	153	52	153
7	121	30	105	53	119
8	163	31	147	54	130
9	69	32	122	55	130
10	143	33	114	56	153
11	132	34	99	57	79
12	95	35	152	58	116
13	76	36	90	59	91
14	130	37	56	60	122
15	124	38	147	61	137
16	105	39	108	62	138
17	83	40	42	63	24
18	105	41	96	64	98
19	147	42	165	65	77
20	69	43	103	66	54
21	124	44	68
22	102	45	71
23	157	46	78

2.2 Пофазная организация движения на перекрёстке

Перекресток регулируемый двухфазный. Рисунок по фазной организация движения на перекрёстке указан в приложении 1.

3. Определение вида вероятностного распределения интервалов

3.1 Расчёт фактических интервалов движения

Распределение интервалов времени между движущимися друг за другом автомобилями описывается вероятностными законами в зависимости от интенсивности транспортного потока и методов организации дорожного движения.

Выбор наиболее часто встречающегося интервала для каждого часа

производится по гистограмме распределения интервалов (приложения 1) из величины интервала, соответствующего наибольшей вероятности.

Расчёт при этом интервале возможной пропускной способности, принимая допущение одинаковости интервала в течение каждого часа наблюдений.

Временные интервалы рассчитываем по формуле:

t = t_зелён/N (3.1)

Интервалы времени между движущимися друг за другом автомобилями заносим в таблицу 3; 3,1

Таблица 3 - Временные интервалы между автомобилями.

Цикл	t, с	Цикл	t, с	Цикл	t, с
1	7,75	24	2,58	47	3,10
2	10,33	25	4,43	48	7,75
3	6, 20	26	3,88	49	5,17
4	6, 20	27	5,17	50	3,10
5	7,75	28	6, 20	51	2,38
6	1,82	29	2,21	52	5,17
7	3,44	30	2,21	53	2,58
8	3,88	31	1,94	54	7,75
9	4,43	32	5,17	55	2,58
10	2,82	33	2,21	56	2,58
11	3,10	34	2,58	57	10,33
12	15,50	35	2,58	58	2,07
13	15,50	36	2,58	59	3,10
14	2,58	37	7,75	60	3,10
15	4,43	38	2,58	61	3,44
16	3,88	39	3,44	62	3,10
17	10,33	40	7,75	63	10,33
18	3,10	41	3,10	64	3,44
19	2,38	42	2,58	65	5,17
20	10,33	43	2,82	66	6, 20
21	3,10	44	7,75
22	2,58	45	15,50
23	3,10	46	3,10

3.2 Построение гистограммы распределения интервалов

Для построения гистограммы:

Находим предварительное количество интервалов, на которые необходимо разбить совокупность статистических данных, временных интервалов и скоростей:

K = 3.322·lgn+1 (3.2)

где n - объем выборки, n=66

Полученное значение K округляем до большего целого значения.

Определяем шаг интервала. Для этого выбираем max и min значения:

h = (t_max - t_min) /K (3.3), K=3.322*lg66+1=7,044=8

h= (15,5-1,82) /8=1,71 с

4. Построение графиков зависимости между интенсивностью, плотностью и скоростью транспортных потоков

4.1 Выбор скорости движения

Выбор скорости движения по каждой полосе в зависимости от величины наиболее часто встречающегося интервала производится по рисунку 1:

Рисунок 1 - Соотношение между интервалом времени между следующими друг за другом автомобилями и величиной скорости.

4.2 Расчёт интенсивности движения по имитационным макромоделям

Построение основной диаграммы по основному уравнению транспортного потока:

N=k∙V, (4.1)

где N - интенсивность транспортного потока, авт. /ч; k - плотность, авт. /км; V - скорость, км/ч. При известныхN_цикл и V_цикл из формулы (4.1) выражаем:

K_цикл=N_цикл/V_цикл, (4.2)

где все значения принимаются за каждый цикл регулирования.

Основная диаграмма транспортного потока строится по точкам, полученным за каждый цикл (Приложение 1).

Расчёт интенсивности движения по имитационным макромоделям Гриншильдса (4.3) и Гринберга (4.4.)

, (4.3)

где  - скорость свободного движения, км/ч (принимается максимальная из зафиксированных за все часы наблюдения) V_f= 60 км/ч;

 - максимальная плотность потока, авт. /км

k_j1=132авт/км; k_j2=222авт/км;

, (4.4)

где  - скорость при максимальной интенсивности движения, км/ч (рассчитывается по формуле (4.1) при величине плотности, соответствующей теоретической пропускной способности) V_m1=40 км/ч. V_m2=60км/ч

Полученные результаты сводим в таблицу 4. и 4,1

Таблица 4. - Результаты расчетов интенсивности, плотности и скорости 1 полосы

№ цикла		Основное уравнение				Модель Гриншильдса				Модель Гринберга
		N	k	V		N	k		V	N	k		V
1		267	7	40		353	7		60	285	7		20
2		200	3	60		188	3		60	189	3		20
3		333	8	40		426	8		60	319	8		20
4		333	8	40		426	8		60	319	8		20
5		267	7	40		353	7		60	285	7		20
6		1133	57	20		0	57		60	0	57		20
7		600	30	20		847	30		60	382	30		20
8		533	27	20		847	27		60	402	27		20
9		467	23	20		824	23		60	414	23		20
10		733	37	20		776	37		60	319	37		20
11		667	33	20		824	33		60	354	33		20
12		133	2	60		128	2		60	144	2		20
13		133	2	60		128	2		60	144	2		20
14		800	40	20		706	40		60	279	40		20
15		467	23	20		824	23		60	414	23		20
16		533	27	20		847	27		60	402	27		20
17		200	3	60		188	3		189	3		20
18		667	33	20		824	33		60	354	33		20
19		867	43	20		612	43		60	232	43		20
20		200	3	60		188	3		60	189	3		20
21		667	33	20		824	33		60	354	33		20
22	800		40	20	706			40	60	279		40		20
23	667		33	20	824			33	60	354		33		20
24	800		40	20	706			40	60	279		40		20
25	467		23	20	824			23	60	414		23		20
26	533		27	20	847			27	60	402		27		20
27	400		20	20	776			20	60	417		20		20
28	333		8	40	426			8	60	319		8		20
29	933		47	20	494			47	60	181		47		20
30	933		47	20	494			47	60	181		47		20
31	1067		53	20	188			53	60	65		53		20
32	400		20	20	776			20	60	417		20		20
33	933		47	20	494			47	60	181		47		20
34	800		40	20	706			40	60	279		40		20
35	800		40	20	706			40	60	279		40		20
36	800		40	20	706			40	60	279		40		20
37	267		7	40	353			7	60	285		7		20
38	800		40	20	706			40	60	279		40		20
39	600		30	20	847			30	60	382		30		20
40	267		7	40	353			7	60	285		7		20
41	667		33	20	824			33	60	354		33		20
42	800		40	20	706			40	60	279		40		20
43	733		37	20	776			37	60	319		37		20
44	267		7	40	353			7	60	285		7		20
45	133		2	60	128			2	60	144		2		20
46	667		33	20	824			33	60	354		33		20
47	667		33	20	824			33	60	354		33		20
48	267		7	40	353			7	60	285		7		20
49	400		20	20	776			20	60	417		20		20
50	667		33	20	824			33	60	354		33		20
51	867		43	20	612			43	60	232		43		20
52	400		20	20	776			20	60	20		20
53	800		40	20	706			40	60	279		40		20
54	267		7	40	353			7	60	285		7		20
55	800		40	20	706			40	60	279		40		20
56	800		40	20	706			40	60	279		40		20
57	200		3	60	188			3	60	189		3		20
58	1000		50	20	353			50	60	125		50		20
59	667		33	20	824			33	60	354		33		20
60	667		33	20	824			33	60	354		33		20
61	600		30	20	847			30	60	382		30		20
62	667		33	20	824			33	60	354		33		20
63	200		3	60	188			3	60	189		3		20
64	600		30	20	847			30	60	382		30		20
65	400		20	20	776			20	60	417		20		20
66	333		8	40	426			8	60	319		8		20

Построение графиков: зависимости между интенсивностью, плотностью и скоростью транспортных потоков; основной диаграмма транспортного потока приведены в приложении 1.

Заключение

В среду 19 сентября 2012 г., в период с 10: 00 до 11: 00 было проведено исследование интенсивности на перекрестке "ул. Мичурина - ул. Лазо" со стороны ул. Мичурина (со стороны детского дома). На основе проведенного исследования можно сделать вывод, что транспортный поток данного перекрестка в данный момент времени соответствует модели Гринберга.

Список используемой литературы

1.       Коноплянко В.И. и др. Организация и безопасность дорожного движения. - Кемерово: Кузбасвузиздат, 1998. - 236 с.

2.      СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 56 с.

.        Зырянов В.В. Критерии оценки условий движения и модели транспортных потоков. - Кемерово: Кузбасский политехнический институт, 1993. - 164 с.