УДК 656.13.051/057

НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОВ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ АКТИВНОГО ПРИОРИТЕТА В ПРОЕЗДЕ ТРАНСПОРТУ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ

Скрипкин Павел Борисович1, Власов Алексей Александрович2
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, аспирант каф. «Организация и безопасность движения»
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, доцент, каф. «Организация и безопасность движения»

Аннотация
В статье приведен аналитический обзор методов предоставления приоритета в проезде транспорту общего пользования на регулируемых пересечениях. Обозначены перспективные направления проведения научных исследований в данной области.

Ключевые слова: задержка, индивидуальный транспорт, приоритет, светофорное регулирование, транспорт общего пользования


DIRECTIONS OF METHODS PERFECTION TO BUSES PRIORITY ALLOCATION

Skripkin Pavel Borisovich1, Vlasov Aleksej Aleksandrovich2
1Penza State University of the Architecture and Building, graduate student of Department «Organization of Safety Road Traffic»
2Penza State University of the Architecture and Building, Associate Professor of Department «Organization of Safety Road Traffic»

Abstract
In article the analytical review of methods to buses priority allocation on adjustable intersections is resulted. Perspective directions of scientific researches in the given area are designated.

Keywords: bus, delay, individual transport, priority, traffic light control


Библиографическая ссылка на статью:
Скрипкин П.Б., Власов А.А. Направления совершенствования методов предоставления активного приоритета в проезде транспорту общего пользования // Современная техника и технологии. 2014. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/11/4706 (дата обращения: 28.05.2017).

Концентрация автотранспорта в больших городах за последние десятилетия стала причиной интенсивного роста загрузки улично-дорожной сети и как следствие увеличением числа остановок и торможений в потоке, уровня транспортных задержек, ухудшения экологической обстановки. Мировой опыт свидетельствует о невозможности решения транспортных проблем городов только техническими мерами, признавая необходимость комплексных градостроительных и организационных мероприятий. Одним из важнейших направлений совершенствования транспортных систем городов признано  предоставление приоритета транспорта общего пользования (ТОП) и других видов транспорта боль­шой вместимости.

В настоящее время в основном характерно использование следующих мероприятий по обеспечению приоритетного пропуска транспорта общего пользования:

- обустройство выделенных полос для ТОП на перегоне в различных вариантах (с правой стороны дороги и в середине проезжей части, по ходу и против движения основного транспортного потока);

- использование реверсивных полос исключительно для ТОП;

- выделение спецполос на коротких участках (у интенсивно используемых остановочных пунктах, на подходе к регулируемым пересечениям) ;

- различные методы приоритетного пропуска в условиях светофорного регулирования на пересечениях.

Планировочные решения, связанные с выделением и обустройством выделенных полос движения имеют наибольшее воздействие на транспортный поток. Снижение количества полос движения для индивидуального автотранспорта при отсутствии альтернатив в выборе маршрутов движения ведет к повышению плотности транспортных потоков и повышению риска образования общесетевого затора. В отличии от планировочных решений методы активного предоставления приоритета на регулируемых пересечениях могут применяться динамически и учитывать воздействия на поток индивидуальных автомобилей. Отсутствие отечественного опыта разработки и эксплуатации систем активного предоставления приоритета делает актуальным анализ результатов  зарубежных исследований по данному вопросу.

Основные стратегии предоставления приоритета в проезде ТОП  сформулированы в исследованиях R. A. Vincent, B. R. Cooper и K. Wood [1]:

– продление приоритета или продление разрешающего сигнала;

– запрос приоритета или усечение запрещающего сигнала;

– компенсация разрешающего сигнала зеленая на пересекающейся улице, если запрос приоритета происходил вне разрешающей фазы,

– отклонение запросов на предоставление приоритета во время разрешающего сигнала на пересекаемой улице, если приоритет предоставлялся в предыдущей фазе или цикле.

Исследования на имитационных моделях показало, что наличие только стратегии продления разрешающего сигнала имело ограниченную эффективность. Большую эффективность в предоставлении приоритета для ТОП имело объединение стратегий продления разрешающего сигнала, запросов и методов отклонения запросов на предоставление приоритета, при этом увеличивались потери индивидуального автотранспорта. Объединение всех указанных способов управления вело к снижению эффективности предоставления приоритета, но и к более низким потерям индивидуального автотранспорта. Авторы пришли к выводу о избыточности  функций отклонения запросов на приоритетный проезд .

Richardson A. J. и  Ogden K. W. [2]  не согласились с идеей об избыточности функций запрещения предоставления приоритета. В предложенной системе каждый раз, когда ТОП получал приоритет, время, потерянное неприоритетной фазой, добавлялось к максимальной длительности разрешающего сигнала в следующем цикле. Когда неприоритетные фазы накапливали большое количество компенсированного времени,  система отказывала в предоставлении приоритетного пропуска ТОП. Авторы пришли к выводу, что потери индивидуальных участников движения, перевешивали выгоду, полученную ТОП.

Seward S.R. и Taube R. N. [3] исследовали экономическую составляющую предоставления приоритета в проезде. Рассматривался алгоритм предоставления приоритета, предусматривающий при прибытии ТОП конце разрешающей фазы  продление разрешающего сигнала, при условии соблюдения ограничений на максимальную длительность разрешающего сигнала. Если ТОП прибывал в начале запрещающей фазы, то включение разрешающего сигнала производилось при выполнении условия минимальной длительности разрешающего сигнала на конфликтующих направлениях. Были рассмотрены эксплуатационные расходы подвижного состава ТОП, стоимость перевозки пассажиров на автобусе и в индивидуальном автомобиле. Авторы на основе исследования отдельного маршрута движения в Милуоки пришли к выводу, что отношение дохода/стоимости было больше единицы и следовательно гарантировало эффективность стратегии предоставления  приоритета ТОП. Исследование показало, что сокращение времени сообщения вследствие предоставления приоритета  позволит сократить число автобусов без ухудшения в транспортном обслуживании. Авторы не рассматривали, как  система гарантирует предоставление приоритета при одновременном прибытии ТОП с конфликтных направлений.

Ludwick J. S [4] исследовал три алгоритма предоставления приоритета. Первый алгоритм выполнял только продление разрешающего сигнала, когда экономия времени пассажирами на маршруте движения автобуса превышало время, потерянное пассажирами на пересекаемой улице. Второй алгоритм предоставил безусловный приоритет при использовании продления разрешающего и усечения красного сигнала всякий раз, когда автобус приближался к пересечению. Третий алгоритм также предоставлял приоритет всякий раз, когда автобус приближался к пересечению, но имел два ограничения на предоставление приоритета:

– предел времени для продолжительности приоритета;

– минимальное время прошедшее после того, как был предоставлен приоритет и  может быть предоставлен следующему транспортному средству.

Первый алгоритм не вызывал существенного улучшения во времени движения. Использование второго алгоритма привело к сокращению на 25% времени движения ТОП, однако вызвал рост задержки на пересекаемом направлении на 20%.  Третий алгоритм, с 10 секундным пределом, оказался наиболее перспективным и показал сокращение на 20% время движения ТОП при 7%-ом увеличение задержки на пересекаемом направлении. Исследователи пришли к выводу, что приоритет ТОП является наиболее выгодным, при высокой частоте автобусного движения и расположении автобусных остановок за пересечениями.

Jacobson J. и Sheffi Y. [5] в своих исследованиях использовали стохастическую модель полной задержки пассажиров. Их эксперименты показали, что приоритет является наиболее эффективным, когда наполнение ТОП и его интенсивность высоки. Они также пришли к выводу, что время ожидания на пересекаемом направлении уменьшилось вследствие предоставления приоритета. Сокращение задержки связано с тем, что в их системе оптимального управления минимизировалась полная задержка пассажиров, включая индивидуальный автотранспорт.

Heydecker B.G.  [6] исследуя алгоритмы, использующие стратегии продления и пропуска фазы для предоставления приоритета ТОП пришел к выводу, что льготы приоритета ТОП должны быть взвешены с последствиями сокращения пропускной способности в пересечении.

Garrow M. и Machemehl R.  [7] исследовали эффективность предоставления приоритета ТОП на Острове Гваделупа. В исследовании для оценки стратегий предоставления приоритета использовался TRAF-NETSIM. Во время непиковых периодов исследовался эффект уменьшенных длин цикла и распределения длительности фаз в пересечениях с локальным регулированием. Исследования показали, что сокращение длин цикла было выгодно для ТОП, поскольку уменьшало  среднее время движения. Кроме того, короткие циклы сдерживали  индивидуальный автотранспорт на пересекаемой дороге. Разбиение фаз не уменьшало время прохождения ТОП и при этом на пересекаемых улицах существенные изменения не наблюдались.

Исследования показали, что абсолютный приоритет был наиболее эффективен при уровне насыщенности пересекающихся улиц менее 0.25. Это связано с тем, что продолжительность разрешающих сигналов обеспечивала проезд ТОП без запроса абсолютного приоритета. Авторы также отметили, что при использовании метода абсолютного приоритета с экспрессным характером движения ТОП, негативное воздействие на пересекаемые улицы было минимально.

Во время пиковых периодов авторы исследовали эффект предоставления приоритета в изолированном пересечении и в пределах магистральной сети. Для изолированных пересечений установлено, что полное время движения на одного пассажира было наименьшим при продлении разрешающего сигнала на 10 – 20 секунд. Отмечено, что расположение  автобусных остановок перед пересечением менее выгодно для предоставления приоритета, чем их расположение за пересечением, так как существенная часть разрешающего сигнала использовалась для ожидания ТОП на остановочном пункте.

Для магистральной сети исследовалось четыре сценария, использующие  продление разрешающего сигнала вдоль магистрального направления. Исследования показали, что время движения ТОП на магистральном направлении было наименьшим в случае  предоставления приоритета, но при этом увеличивалось время движения для пересекаемого потока. Авторы пришли к заключению, что приоритет был наиболее реализуемым во время пиковых периодов, чем во время непиковых периодов.

Skabardonis A. [8] исследовал пассивные и активные методы предоставления приоритета для магистралей с координированным управлением. Пассивные стратегии предоставления приоритета включали разработку предрассчитанных сигнальных планов, которые обеспечивали приоритет ТОП вдоль магистрали. Приоритет достигался путем модификации сигнальных планов TRANSYT-7F, кодируя потоки ТОП  как отдельные связи. Установка весовых факторов задержек и остановок на автобусных связях была выполнена таким образом, чтобы оптимизатор обеспечивал их прогрессию. Эксперименты показали, что предрассчитанные планы  были наиболее эффективными при высоких объемах движения ТОП и предсказуемом времени прибытия. Однако с увеличением неопределенности во времени прибытия и предполагаемом времени нахождения на остановках, их эффективность существенно уменьшалось.

Основные критерии для разработки активных стратегий приоритета включали наличие резерва длительности разрешающего сигнала в цикле регулирования, прогрессии на маршруте движения и соответствия движения ТОП графику. Для расчета базового сигнального плана использовалась модель TRANSYT-7F. Разбиения и сдвиг были оптимизированы при установке нулевого фактора загрузки для связей индивидуальных автомобилей и максимального фактора 10000 для связей ТОП. Установки сигнала для остальной части пересечений были фиксированы. Тесты показали сокращение задержек и остановок для ТОП, а так же повышение скорости сообщения. Однако при этом наблюдались чрезмерные очереди на пересекаемых улицах, приводящие к значительному увеличению задержек. Кроме того, хотя прогрессия ТОП была одним из критериев при разработке стратегии, она не наблюдалось. ТОП, которому предоставлялся приоритет в одном пересечении, присоединился к очереди на последующем.

Обобщая результаты приведенных выше исследований можно сформулировать основные направления развития методов предоставления активного  приоритета в проезде:

– стратегия предоставления приоритета должна не только обеспечивать сокращение времени движения ТОП, но и учитывать воздействия на индивидуальный автотранспорт на неприоритетных направлениях. Задача предоставления приоритета в проезде ТОП должна формулироваться в терминах экстремального управления;

– принимаемые решения должны ограничиваться условиями обеспечения  безопасности движения по соблюдению минимальной и максимальной  длительности фаз;

– в условиях не насыщенного движения  приоритет должен обеспечиваться в основном за счет установки предрассчитанных сигнальных планов, обеспечивающих проезд ТОП без запроса приоритета;

– вследствие высокой неопределенности времени проезда перегона ТОП обеспечение прогрессии не является обязательным условием предоставления приоритета. В системах координированного управления задача предоставления приоритета формулируется как минимизация задержек ТОП при сохранении эффекта координации для индивидуального автотранспорта;

– для снижения воздействия на индивидуальный автотранспорт и повышения эффективности предоставления приоритета необходимо принятие мер по снижению неопределенности во времени прибытия ТОП к перекрестку за счет организационных и планировочных решений.


Библиографический список
  1. Vincent, R. A., B. R. Cooper, and K. Wood. Bus-Actuated Signal Control at Isolated Intersections-Simulation Studies of Bus Priority. Transport and Road Research Laboratory Report 814, Crowthorne, U.K., 1978.
  2. Richardson, A. J., and K. W. Ogden. Evaluation of active bus-priority signals. In Transportation Research Record 718, TRB, National Research Council, Washington, DC, 1979, pp. 5-12.
  3. Seward, S. R., and R. N. Taube. Methodology for evaluating bus-actuated, signalpreemption systems. In Transportation Research Record 630, TRB, National Research Council, Washington, DC, 1977, pp. 11-17.
  4. Ludwick, J. S. Bus Priority System: Simulation and Analysis, Final Report, TheMitre Corporation. Prepared for the U.S.  Department of Transportation, Report No. UTMAVA-06-0026-1, 1976.
  5. Jacobson, J., and Y. Sheffi. Analytical model of traffic delays under bus signal preemption: theory and application. In Transportation Research, 15B(2), 1981, pp. 127-138.
  6. Heydecker, B. G. Capacity at a signal-controlled junction where there is priority for buses. In Transportation Research, 17B(5), 1983, pp. 341-357.
  7. Garrow, M., and Machemehl, R. Development and Evaluation of Transit Signal Priority Strategies. Presented at the 77th Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington, DC, 1998.
  8. Skabardonis, A. Control Strategies for Transit Priority. Presented at the 79th Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington, DC, 2000.


Все статьи автора «Власов Алексей Александрович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: