Курсовая работа: Математическое моделирование закономерностей дорожного движения

Мезомоделирование используется исключительно в рамках динамического распределения. Это означает, что имитация транспортных средств в сети выполняется мезоскопически, а поиск маршрутов и выбор маршрутов выполняются привычным способом с помощью алгоритмов динамического распределения.

1.3 Применение транспортных моделей

На сегодняшний день транспортные модели широко применяются для помощи органам государственной власти и местного самоуправления для обоснования принятых решений в области транспортного и градостроительного планирования. Задачи, решаемые на транспортных моделях множество, например:

· прогноз транспортных и пассажирских потоков по улично-дорожной сети города, региона, области или страны в целом;

· детальный анализ изменения транспортных/пассажирских потоков при реализации решений по изменению транспортной или градостроительной инфраструктуры;

· формирование предложений по оптимальным режимам светофорного регулирования на объектах улично-дорожной сети;

· формирование предложений по очередности строительства объектов транспортной и градостроительной инфраструктуры;

· оптимизация работы общественного транспорта;

· экономическое обоснование принятых решений и многое другое.

Так же, в последнее время очень актуальным становится вопрос использования транспортных моделей, как основного ядра для интеллектуальных транспортных систем.

2. Метод электромоделирования транспортных потоков

Метод электромоделирования транспортных потоков автомобилей, позволяет решать целый ряд задач организации дорожного движения, до последнего времени недоступных при традиционных подходах.

Установлены аналогии между основополагающими характеристиками (сила тока, напряжение, сопротивление) и характеристиками транспортного потока.

Таблица 1. Аналогии параметров транспортного (материального) потока и электрического тока

Выбран перекресток ул. Комарова- пр-т Космонавтов в г. Ростов-на-Дону.

Рис.3. - Перекресток ул. Комарова- пр-т Космонавтов в г. Ростов-на-Дону со спутника.

Таблица 2. Среднесуточная интенсивность транспортного потока

Рис. 4. - Среднесуточная интенсивность движения

Таблица 3. Матрица корреспонденций

2.1 Интенсивность транспортного потока

Для того чтобы рассчитать интенсивность ТП и построить графики зависимостей интенсивности движения от скорости и количества ТС, нужно использовать возможности MS EXCEL.

,

где m - масса автомобиля, кг;

l - длина участка дороги, км;

N - количество автомобилей на заданном участке дороги;

V - средняя скорость автомобилей , км/ч.

Таблица 4. Результаты расчета интенсивности транспортного потока

Рис.5. - Зависимость интенсивности движения ТП от скорости

Рис. 6. - Расчет зависимости интенсивности ТП в MS Excel

2.2 Сопротивление движению транспортного потока

Для расчета сопротивления движению ТП и построения графиков зависимостей сопротивления движению от скорости при различных погодных условиях на спуске и подъеме, использованы возможности MS EXCEL.

,

где g - ускорение свободного падения;

Ш- коэффициент сцепления;

i - cos(б);

б - угол уклона дороги;

l - длина участка, км;

q - количество автомобилей на заданном участке;

V - средняя скорость автомобилей, км/ч.

Таблица 5. Результаты расчета сопротивлению движению транспортного потока на спуске при =3?

Рис. 7. - Зависимость сопротивления движению ТП от скорости на спуске при =3?, для различных погодных условий

Таблица 6. Результаты расчета сопротивлению движению транспортного потока на подъеме при =3?

Для расчета напряжение транспортного потока необходимо построить графики зависимостей интенсивности движения от скорости и количества ТС, используя возможности MS EXCEL.

Рис.8. - Зависимость сопротивления движения ТП от скорости на подъеме 3

Рис.9. - Расчет зависимости сопротивления ТП в MS Excel

2.3 Напряжение транспортного потока

б

где m - масса автомобиля, кг;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

i - cos(б) б - угол уклона дороги;

l - длина заданного участка.

Таблица 7. Результаты расчета напряжения транспортного потока на подъеме.

Рис. 10. - Напряжение ТП на подъеме при различных погодных условиях

Рис.11. - Расчет зависимости напряжения ТП в MS Excel

Проведенное сравнение интенсивности транспортного потока, полученное с помощью натурных наблюдений, и с помощью расчетов методом электромоделирования показало, что погрешность метода не превышает 10 . Результаты исследования данного участка дороги при использовании этой математической модели, позволят внести предложения по улучшению организации дорожного движения.

3. Анализ существующей организации дорожного движения

Дорожные условия на рассматриваемом участке хорошие. На дорожном покрытии отсутствуют выбоины и ямы, в которых в период дождя скапливается вода, что снижает сцепные свойства автомобиля с дорогой и может привести к аварийной ситуации. Зона остановочного пункта уложена единичным дорожным элементом (мостовая), что полностью ликвидирует волнистость дорожного покрытия, которая наблюдалась ранее после зимнего периода. Дорожная разметка нанесена ярко. Имеются все необходимые технические средства организации дорожного движения.

Скорость автомобилей ограничена 60 км/ч, но за период обследования были выявлены нарушители скоростного режима. В зоне остановочного пункта автомобили в основном движутся с умеренной скоростью.

Рис.13. - Фото ДТП на пр-те Космонавтов в г. Ростов-на-Дону.

Остановочный пункт обустроен всем необходимым для комфортного ожидания транспортных средств. Остановочный пункт оборудован павильоном, ларьком, имеются рекламные щиты. Ширины остановочного пункта достаточно для вмещения всех ожидающих транспортные средства людей даже в час пик. Автобусы подъезжают вплотную к бортовому камню. Единственным недостатком остановочного пункта является отсутствие заездного кармана. Устройство заездного кармана сократит конфликтные точки и устранит препятствие для транспортного потока, движущегося по данной полосе.

Рис. 14. - Фото ДТП на пр-те Космонавтов в г.Ростов-на-Дону.

Исследуемый нами перекрёсток является регулируемым (установлены светофоры Т.1.г и пешеходные светофоры П. 1. согласно ГОСТ Р 52289). Разметка на перекрёстке нанесена на проезжую часть в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51256. Дорожные знаки установлены согласно нормам ГОСТ Р 52290.

В ходе анализа дорожных условий на данном перекрестке мы столкнулись со следующей проблемой: перекресток оснащен обычным светофором Т.1.г, в следствии чего происходит большое количество дорожно-транспортных происшествий, т.к. поток транспортных средств, двигающихся по ул. Космонавтов значительно затрудняет возможность поворота с ул. Космонавтов на ул. Комарова, что так же приводит к образованию небольшого затора на ул. Космонавтов в утренние и вечерние часы, кроме того ситуация усугубляется близко расположенными к перекрестку пешеходными переходами.

4. Предложения по совершенствованию организации дорожного движения

С целью улучшения дорожного движения на данном участке дороги предлагается добавить дополнительную секцию «Стрелка» при повороте с ул. Космонавтов на ул. Комарова. Согласно правилам дорожного движения дополнительные секции на светофоре призваны разгрузить оживленные перекрестки, показав водителю дополнительные направления движения. При наличии дополнительной секции «Стрелка» право первоочередного проезда имеет тот водитель, у которого и основной, и дополнительный сигнал зеленые. Водитель же, у которого горит красный свет, должен сначала пропустить все автомобили и только после этого начинать движение. Порядок направления регламентируется сигналами светофора.

Так же недостатком на обследуемом участке улицы является отсутствие заездного кармана на остановочном пункте. Остановившиеся транспортные средства занимают большую часть полосы, что способствует образованию пробки за ним. Необходимо учесть, что за остановочным пунктом расположено примыкание второстепенной дороги, а также пешеходный переход, поэтому остановившееся на остановке маршрутное транспортное средство ограничивает видимость следующего по соседней полосе автомобиля. Поэтому обустройство заездного кармана решит немало задач в улучшении и совершенствовании организации дорожного движения.

Заключение

В данной курсовой работе составлена матрица корреспонденций из экспериментальных наблюдений за работой светофора на перекрестке пр-т Космонавтов/ул. Комарова г. Ростов-на-Дону.

Используя матрицу корреспонденций выбранного перекрестка, рассчитаны основные транспортные характеристики перекрестка с применением электродинамического метода моделирования (интенсивность движения, напряженность перекрестка, сопротивление движению), а так же построены графики зависимостей этих характеристик от скорости движения транспорта.

На основании проведенных исследований составлена таблица научно обоснованной аналогии параметров транспортного (материального) потока и электрического тока.

Таблица 8. Аналогии параметров транспортного (материального) потока и электрического тока