Моделирование проезда перекрестка (стр. 2 из 5)

Целевая функция может быть определена по результатам натурных размеров либо по данным математического моделирования. Математическая модель представляет собой некоторое упрощенное представление реальной системы и, не зависимо от ее детализации и сложности, может претендовать на единственно правильное отражение изучаемых процессов. Одним из условий существенности разрабатываемых моделей является отображение параметров, которые составляют целевую функцию.

Например, целевую функцию для определения затрат времени на передвижение автомобиля из одного пункта в другой через регулируемые перекрестки можно представить оператором:

(4.2)

где S — расстояние, которое должен проехать автомобиль; V_ср— средняя скорость движения автомобиля;

ф — суммарное время задержки автомобиля на регулируемых перекрестках.

Аналогичным образом можно описать и функцию для определения расхода горючего автомобилем при движении через регулируемые перекрестки из одного пункта в другой:

(4.3)

где О — объем двигателя автомобиля.

Усредненные в целом по г.Одессе данные о загрязнении атмосферного воздуха отражают неблагоприятную экологическую обстановку практически во всех районах города [2, 10]. Средняя концентрация оксида углерода равна 7,2 мг/м³ (2,4 ПДКсс), а концентрация оксидов азота составляет 0,11 мг/м³ (2,75 ПДКсс). Максимальный уровень загрязнения регистрируется в районе Пересыпьских мостов (пост Херсонский сквер) и на ул. Черноморского казачества. На этих постах Госметеоцентр Черного и Азовского морей регистрирует более чем трехкратное превышение ПДКсс предельно допустимых среднесуточных концентраций оксида углерода. Указанные посты размещены вблизи транспортных магистралей.

Существующий уровень загрязнения атмосферного воздуха в г.Одессе представляет угрозу для населения и окружающей природной среды. В связи с этим представляется необходимым оценить возможность применения в качестве целевой функции величины экологического риска, который определяется в зависимости от уровня загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами автомобилей.

4.2.1. Методика расчета экологического риска

Как известно, для характеристики и оценки качества окружающей среды используется нормативный подход, ориентированный на концепцию предельно допустимых концентраций (ПДК) [7].

Нормативный подход [7, 8], создавая видимость существования экологических норм, не позволяет оценить ущерб и потери общества из-за ухудшения качества среды обитания по сравнению с допустимыми санитарно-гигиеническими нормами. Единственный вывод, который следует из сопоставления фактического состояния окружающей среды с нормативными данными, состоит в следующем: если есть превышение значений параметров среды над нормативами, то это опасно. Для численной оценки риска необходимо обращаться к статистическим данным о состоянии здоровья населения, которые фиксируют уже свершившийся факт, когда последствия нельзя изменить, а тем более нельзя предотвратить.

Для достижения поставленной цели необходимо исследовать влияние факторов из выше приведенных групп на время движения легковых автомобилей.

Движение автомобилей осуществляется по существующей улично-дорожной сети. Всю трассу маршрута движения автомобилей можно разбить на две составляющие:

- перегоны;

- перекрестки улично-дорожной сети.

Данное деление трассы маршрута целесообразно, вследствие различных условий движения на этих составляющих. прегонах автомобили двигаются без существенного изменения направления движения в потоке транспортных средств. На перекрестках возможно изменение направления движения автомобилей, что может существенным образом повлиять на скорость их движения. Кроме того, на перекрестках автомобиль может вступать во взаимодействие с транспортными потоками конфликтующих направлений, что также может сказаться на времени проследования перекрестков. Более того, перекрестки являются местами концентрации дорожно-транспортных происшествий [12, 14], и водитель обязан выбирать соответствующие режимы движения, чтобы не допустить возникновения данных происшествий.

Участки маршрута следования автомобилей между перекрестками можно дифференцировать по условиям движения на следующие составляющие:участки с двухсторонним движением; участки с односторонним движением.

Необходимость такого деления связана с тем, что улицы с односторонним движением облегчают перемещение транспортных потоков за счет того, что исключается влияние на условия движения встречных потоков транспорта, уменьшаются противоречия между интересами водителей и пешеходов. При этом более эффективно используются все полосы движения [14].

Рис Факторы, влияющие на время следования транспортных средств через соответствующие элементы трассы маршрута

Перекрестки улично-дорожной сети при исследовании времени движения автомобилей также целесообразно разбить на две группы:

- регулируемые перекрестки;

- нерегулируемые перекрестки.

На перекрестках данных видов существуют различные условия движения транспортных средств. Функционирующие технические средства регулирования дорожного движения определяют порядок движения транспортных средств, которые в свою очередь могут влиять на режим движения автомобиля. Кроме того, каждую из этих групп перекрестков необходимо разбить на подгруппы в зависимости от направления движения автомобиля:

- с движением прямо;

- с поворотом направо;

- с поворотом налево.

Необходимость создания этих подгрупп обосновывается тем, что в зависимости от направления движения автомобиля происходит различное количество ответвлений, слияний и пересечений транспортного потока, в котором он двигается, и конфликтующих транспортных потоков [14,15,16]. Наименьшие помехи для движения наблюдаются при ответвлениях. Они могут вызывать лишь некоторое снижение скорости движения автомобиля при выходе его из транспортного потока прямого направления. Значительно большие помехи возникают при слиянии транспортных потоков. Кроме замедления движения автомобиля появляется и опасность столкновения, что также накладывает определенный отпечаток на режим движения автомобилей. Наибольшие сложности связаны с пересечением, так как вероятность столкновения здесь наиболее значительна.

На следующем этапе возникает необходимость в выделении факторов различных групп, приведенных в зависимости 2.1, влияние которых на время движения автомобиля необходимо исследовать.

A.A. Френкель рекомендует при отборе включенных на рассмотрение факторов соблюдать следующие условия [17]:

- перечень охватываемых изучением факторов необходимо обосновать теоретически;

- перечень должен включать в себя важнейшие факторы, оказывающие наиболее существенное влияние на изменение объекта;

- перечень не следует делать слишком обширным, но он должен описывать функцию по возможности во всех аспектах;

- факторы не должны находиться между собой в функциональной связи, так как существование функциональной и близких к ней связей между факторами показывают, что они характеризуют одну и ту же сторону изучаемого явления. Включать в модель из двух связанных факторов нужно тот, который оказывает в уравнении регрессии наибольшее влияние;

- требуется установить область определения факторов;

- необходимо учитывать условия изменения факторов во времени.

С использованием этих рекомендаций были выбраны факторы, оказывающие наибольшее влияние на время движения автомобилей.

В качестве параметров, характеризующих автомобиль, можно выделить следующие:

- ширина автомобиля;

- удельная мощность двигателя;

- количество людей в салоне автомобиля.

Ширина автомобиля может влиять на возможность его маневрирования в транспортном потоке. Удельная мощность двигателя может выступать в качестве фактора, характеризующего динамические качества автомобиля [18,19]. Количество людей в салоне определяет полную массу автомобиля, что в свою очередь влияет на скорость его движения.

В качестве параметров, характеризующих водителя, можно принять:

- возраст водителя;

- водительский стаж.

Опыт и мастерство водителя так же влияют на скорость движения автомобилей [5]. В качестве показателей, оценивающих эти качества, можно использовать возраст водителя и его водительский стаж. Первый показатель может определять продолжительность фаз функционального состояния организма водителя, а второй — определяет уровень мастерства вождения.

Ряд факторов, характеризующих дорожные условия движения автомобилей, может быть общим для участков маршрута и перекрестков, а другие будут различные в виду особенностей движения на этих элементах трассы маршрута. К общим факторам можно отнести следующие:

- расстояние видимости дорожного покрытия;

- коэффициент сцепления колеса с дорогой.

Условия видимости, существенно влияющие на скорость движения [12,13], возможно оценить расстоянием видимости дорожного покрытия [18,19,20]. Коэффициент сцепления, определяемый типом и состоянием покрытия дороги, также существенно влияет на скорость движения автомобилей [5,9].

К факторам, характеризующим дорожные условия движения автомобилей на участке маршрута, можно отнести:

- длину участка;

- количество полос движения в направлении следования;

- скорость транспортного потока в направлении следования;