Управление транспортными потоками

Необходимость управления транспортными потоками

XXI век отличается тем, что многие города страны столкнулись с ускоренной автомобилизацией. Негативными последствиями этого процесса являются:

• Ухудшение экологической обстановки из-за роста объема выхлопных газов;
• Увеличение числа и масштабов аварий на дорогах;
• Снижение средней скорости движения городских автомобилей в часы пик до 10 км/ч;
• Рост расхода топлива из-за неустойчивого режима дорожного движения.

Перечисленные и другие негативные последствия автомобилизации связаны с тем, что ее темпы в несколько раз превышают темпы развития дорожной сети. Отсюда следует необходимым внедрение прогрессивных методов управления транспортными потоками. Предполагается, что за их счет получиться максимальным образом использовать возможности дорожных сетей городов.

Как показывают результаты нескольких экспериментов, внедрение автоматизированных систем управления дорожным движением, которые предусматривают применение прогрессивных методов управления транспортными потоками, способствует сокращению задержек транспортных средств, снижению расхода топлива и повышению скорости. Поэтому очевидной является потребность в расширении масштабов и перехода к промышленным объемам внедрения методов и средств координированного управления транспортными потоками.

Виды управления транспортными потоками

В зависимости от того, какими методами пользуются уполномоченные субъекты, выделяют и отдельно рассматривают следующие виды управления транспортными потоками:

• Гибкое управление - заключается в оказании воздействия на отдельные автомобили, а потому нуждается в хорошей оснащенности автоматизированных систем управления детекторами транспорта; является наиболее приемлемым видом управления для транспортного потока, который находится в свободном состоянии со свойствами независимости;
• Формирующее управление - заключается в оказании воздействия на часть транспортного потока и не требует применения большого числа детекторов транспорта; является наиболее приемлемым видом управления для транспортного потока, который находится в групповом состоянии со свойствами адаптивности;
• Жесткое координированное управление - заключается в обеспечении безостановочного проезда транспортного потока без оказания на него воздействия и без применения детекторов транспорта; является наиболее приемлемым видом управления для транспортного потока, который находится в связанном состоянии со свойствами неделимости.

Еще стоит отметить, что собранные данные свидетельствуют о том, что выбор метода управления транспортными потоками практически всегда находится в зависимости от суммы финансовых средств, которые были выделены на создание системы управления.

Состояния транспортных потоков

Исходя из характеристик перечисленных видов управления, требует разъяснения вопрос, связанный с состояниями транспортных потоков. Их (состояний), как вы могли заметить, всего три. Разница между состояниями и переход между ними обуславливаются изменениями интенсивности движения транспортного потока.

Свойство независимости движения транспортных средств наблюдается при малых значениях интенсивности движения транспортного потока. Его отличительной чертой является наличие у всех водителей возможности принять и обеспечить решение по изменению (в рамках большого диапазона) скорости движения на участке транспортной сети за практически любые периоды времени.

Для свободного движения эффективным является светофорное управление. Оно фиксирует те моменты, когда транспортные средства прибывают на перекрестки, на основании чего принимаются решения об изменении режима работы светофора по найденной реализации случайного процесса движения. Это управление называется управлением с обратной связью по потоку и считается самым оперативным, так как реагирует на появление каждого средства транспорта.

Групповое состояние движения транспортного потока имеет свойство адаптивности к условиям движения. Т.е. группы транспортных средств во время движения способны распадаться и формироваться, на что имеются временные интервалы большие, чем интервалы безопасности, но меньшие, чем при свободном движении.

В описанном случае смысл управления светофорной сигнализацией должен сводиться к обслуживанию групп автомобилей, а не отдельных транспортных средств (как, например, в системах массового обслуживания). Это приводит к тому, что групповой транспортный поток может быть преобразован к более компактному виду после обслуживания на перекрестках, на которых может происходить постоянное чередование длительностей горения зеленого и красного сигналов светофора.

Связанное состояние транспортного потока характеризуется наличием свойства неделимого твердого тела. При этом практически невозможно, чтобы группы транспортных средств распадались и формировались. Во многом именно поэтому скорость движения всех участников группы одинакова.

Единственный способ ликвидации проблемы, которая возникает во время дорожного движения в таком состоянии, предполагает опережающее включение разрешающего сигнала. По отношению к водителям транспортных средств подобное управление более «жестче», поскольку исключается возможность торможения колонны транспортных средств.

Таким образом, управление транспортными потоками по большей части определяется тем состоянием, в котором пребывает движение транспортных средств. Поэтому изложенными принципы и методы управления могут быть применимы только при условии учета текущей ситуации, сложившейся на участках транспортной сети, подлежащей регулированию.