Петров В.В., Власов В.М. Разработка и построение графиков координированного управления дорожным движением на городских магистралях - файл n1.doc

приобрести
Петров В.В., Власов В.М. Разработка и построение графиков координированного управления дорожным движением на городских магистралях
скачать (446 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc446kb.08.07.2012 20:44скачать

n1.doc




РАЗРАБОТКА И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ НА ГОРОДСКИХ МАГИСТРАЛЯХ


Омск • 2011

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
Кафедра «Организация и безопасность движения»

РАЗРАБОТКА И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ

КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ

НА ГОРОДСКИХ МАГИСТРАЛЯХ

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Управление в сфере обеспечения безопасности дорожного движения»

для студентов специальности 190702

«Организация и безопасность движения»


Составители: В.В. Петров, В.М. Власов


Омск

СибАДИ

2011

УДК 656.1

ББК 35.3

Рецензент канд. техн. наук Г.Г. Шорин (ЗАО «Автоматика - Д» г. Омск)

Работа одобрена научно-методическим советом специальности 190702 «Организация и безопасность движения» в качестве методических указаний для студентов специальности 190702.


Разработка и построение графиков координированного управления дорожным движением на городских магистралях: методические указания к курсовой работе по дисциплине «Управление в сфере обеспечения безопасности дорожного движения» для студентов специальности 190702 «Организация и безопасность движения» / сост.: В.В. Петров, В.М. Власов. – Омск: СибАДИ, 2011. – 18 с.


Методические указания содержат характеристику объекта управления, порядок подготовки дополнительных данных и таблиц для построения графиков и требования к построению графика координированного управления транспортными потоками.

Также рассматриваются процедура составления программы координации и расчет эффективности координированного управления дорожным движением на городских магистралях.


Табл. 6. Ил. 3. Библиогр.: 2 назв.

© ГОУ «СибАДИ», 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ


ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………..

4







СОДЕРЖАНИЕ И ТРЕБОВАНИЕ К ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ …………………………………………………………………..….


4


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ

РАБОТЫ …………………………………………………………………….



5


ПРИМЕР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ………………………………………….


5


ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ………………………………………………….…


6


ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И СОСТАВЛЕНИЕ ТАБЛИЦ


7

Расчет коэффициентов веса фаз на перекрестках при

локальном управлении …………………………………………………


7

Пример расчета коэффициентов веса фаз …………………..……….

7

Определение длительности фаз для каждого перекрестка………..…

8


РАСЧЕТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ФАЗ И ВЫБОР ДЛИТЕЛЬНОСТИ СВЕТОФОРНОГО ЦИКЛА ПРИ КООРДИНИРОВАННОМ УПРАВЛЕНИИ НА ПЕРЕКЕРСТКАХ……………………………………..


10


РАСЧЕТ СКОРОСТЕЙ СООБЩЕНИЯ НА ПЕРЕГОНАХ ………...…….


10


ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА КООРДИНИРОВАННОГО УПРВЛЕНИЯ….


11


ГРАФИК КООРДИНИРОВАННОГО УПРВЛЕНИЯ НА

МАГИСТРАЛИ ………………………………………………………….……



13


СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММЫ КООРДИНАЦИИ ……………………..
РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ КООРДИНИРОВАННОГО УПРВЛЕНИЯ НА МАГИСТРАЛИ …………………………………………………….……


14


14

Заключение……………………………………………………………………

16


Библиографический список………………………...……………………….


17

Введение
Целью курсовой работы является приобретение практических навыков разработки программ координации работы светофоров на городских магистралях графоаналитическим методом.
Задачи курсовой работы:

- построить график координированного управления дорожным движением на городской магистрали;

- обеспечить минимальное количество остановок транспортных средств на перекрестках;

- обеспечить максимальную пропускную способность дорожно-транспортной сети на заданной городской магистрали.

Содержание курсовой работы
На основании исходных данных для каждого варианта необходимо выполнить следующие действия:

1. Подготовить дополнительные данные и составить следующие таблицы:

- длительности циклов, фаз и коэффициентов веса фаз при локальном управлении;

- длительности фаз при координированном управлении;

- скоростей сообщения на перегонах.

2. Построить график координированного управления.

3. Составить программу координации.

4. Сделать расчет эффективности координированного управления на магистрали.
Требования к оформлению курсовой работы
Курсовая работа должна состоять из пояснительной записки и графического листа формата А2.

Пояснительная записка должна содержать задание, исходные данные, расчеты и таблицы с результатами расчетов, заключение и библиографический список.


Исходные данные для выполнения курсовой работы
Для выполнения курсовой работы необходимо иметь схему магист-рали (рис. 1) пофазное управление, номера перекрестков в примере исходных данных из табл. 1 и характеристики движения на магистрали из табл. 2.

1 2 3 4 5





Рис. 1. Схема магистрали: 1, 2 – номер перекрестка; – перекресток

Таблица 1

Пример исходных данных


Пофазное

управление

Номер

перек-рестка

Длина перего-нов

, м

Время проезда перего- нов

tпр, с

Длитель-ности

промтак-тов

tпром, с

Длитель-ность цикла

Тц, с

Интенсив-

ность по направле-ниям

?, ед./ч

2

4





1 4



1



100



10



5,3



40



?1 =600

?2 =400


?3 =300

?4 =250

2 2

4



3



1 4


2


300


20


5,3,3


50

2

4






1 4


3


400


30


3,5


40

2

3 4




1

1 4


4


700


40


5,3,3


70

2



3

3
1


5


_


_


5,3


40

Таблица 2

Варианты заданий

Номер

перекрестка

Номер варианта

Длина перегона

, м

Время проезда

перегонов

tпр, с

Длитель-ность пром-тактов

tпром, с

Длитель-ность цикла Тс, с

Интенсив-ность по направлени-ям ?, ед./ч


А


В


С


А


В


С


А


В


С


А


В


С


?1


?2


?3


?4


1

1

100

200

150

10

12

10

5.3

3.5

3.5

50

45

40

600

400

300

270

2

300

150

100

25

10

10

5.3

5.3

3.5

40

35

35

400

600

350

250

3

200

250

300

20

25

20

3.5

3.5

3.5

35

40

50

650

500

350

300

4

400

350

250

30

28

20

3.5

5.3

5.3

50

40

40

600

550

400

250

5

350

400

150

15

30

12

5.3

3.5

5.3

40

50

45

450

650

350

300

6

250

200

400

10

15

35

5.3

5.3

3.5

40

35

45

600

400

350

250

7

150

300

200

12

15

15

3.5

3.5

5.3

35

40

30

400

550

300

250

8

200

150

350

15

10

18

3.5

5.3

3.5

45

50

50

650

500

300

270


2

1

200

150

200

15

13

15

3.5.4

5.3.4

3.5.4

40

50

55

400

600

300

250

2

150

300

150

10

20

10

5.3.3

3.5.5

5.3.3

50

40

45

400

600

350

300

3

250

100

350

15

10

20

3.5.4

4.3.5

3.5.4

50

50

40

650

500

350

250

4

350

250

400

20

15

25

4.3.4

3.5.4

4.5.3

40

45

50

400

550

400

250

5

400

150

200

25

18

15

3.4.3

5.4.4

3.4.3

50

50

45

450

650

350

300

6

200

400

300

12

23

17

5.3.4

4.5.3

4.5.3

45

40

50

600

400

350

250

7

300

300

150

17

20

10

4.4.5

3.4.5

4.5.4

55

45

40

400

550

300

250

8

150

350

250

13

15

14

3.5.5

3.5.5

3.5.5

45

55

50

650

400

300

260


3

1

300

500

350

15

35

18

5.3

4.5

3.5

60

45

60

600

400

300

250

2

500

400

450

30

25

28

5.4

3.5

5.3

70

60

70

400

600

350

250

3

500

500

350

32

35

18

3.5

3.4

5.3

50

70

50

650

450

350

250

4

350

450

450

20

30

30

5.3

5.4

3.5

70

50

70

600

400

350

250

5

500

300

500

30

15

35

4.5

4.5

4.5

60

70

60

450

650

300

250

6

550

350

500

35

30

35

4.4

3.5

5.3

60

60

60

600

400

350

250

7

500

450

400

35

30

30

5.3

5.4

3.5

50

60

50

400

550

300

250

8

500

500

500

35

35

35

4.5

3.5

4.5

50

50

60

650

400

300

260


4

1

650

600

650

50

45

50

5.3.3

5.4.3

3.5.4

40

70

45

400

600

300

250

2

650

650

600

50

50

50

3.5.3

3.5.4

4.3.5

60

65

60

400

600

350

250

3

600

650

700

50

52

50

3.5.4

4.3.5

3.5.4

70

40

70

650

500

350

250

4

600

600

600

50

50

50

4.3.4

3.5.4

4.5.3

50

40

50

600

550

400

250

5

650

650

650

52

53

53

3.4.3

5.4.4

3.5.3

40

50

60

450

650

350

300

6

700

600

600

55

50

50

5.3.4

4.5.3

4.5.3

40

70

40

600

400

350

250

7

650

700

650

52

52

53

4.4.5

3.4.5

4.5.4

70

60

65

400

570

300

250

8

650

650

650

50

50

50

3.4.5

3.5.3

5.3.5

70

45

70

650

400

350

230


5

1

-

-

-

-

-

-

5.4

3.5

4.5

50

45

40

600

400

300

250

2

-

-

-

-

-

-

5.3

3.5

5.3

45

50

50

400

600

350

280

3

-

-

-

-

-

-

3.5

3.4

5.3

40

40

45

650

450

350

250

4

-

-

-

-

-

-

5.3

5.4

3.5

40

50

50

600

400

350

250

5

-

-

-

-

-

-

4.5

3.5

5.3

70

50

70

450

600

300

250

6

-

-

-

-

-

-

4.4

3.5

5.4

50

70

60

600

400

350

230

7

-

-

-

-

-

-

5.3

5.4

3.5

40

40

50

400

570

300

250

8

-

-

-

-

-

-

4.5

3.5

4.5

50

50

40

600

400

300

260

Варианты заданий состоят из цифровой и буквенной частей 1-А; 1-В и т.д. Схемы пофазного управления с номерами направлений движения даны в табл. 1 и для всех вариантов одинаковы. Значение интенсивностей по направлениям ?1; ?2; ?3; ?4 соответствуют всей горизонтальной строке каждого варианта.

Например вариант 1-А: = 100; tпр = 10; tпром = 5,3; Тц = 50; ?1 = 600; ?2 = 400; ?3 = 300; ?4 = 270. Аналогично и по другим вариантам.
Подготовка дополнительных данных и составление таблиц
Расчет коэффициентов веса фаз k на перекрестках

при локальном управлении ЛУ
Целью расчета коэффициентов веса фаз является определение длительности фаз tф при локальном управлении на каждом перекрестке.

Результаты указанных расчетов необходимы также для дальнейших расчетов параметров управления дорожным движением в режиме координированного управления КУ на магистрали.

Определение коэффициента веса каждой фазы в цикле светофорного управления производится по формуле:

где – коэффициент веса i-й фазы; – интенсивность в i-й фазе.

Следует принимать из всех интенсивностей в этой фазе.

Пример расчета коэффициентов веса фаз
Исходя из схемы пофазного управления, на каждом перекрестке и в соответствии с вариантом задания необходимо выполнить следующие расчеты:
1-й перекресток (двухфазный цикл):


2-й перекресток (трехфазный цикл):


3-й перекресток (двухфазный цикл):


4-й перекресток (трехфазный цикл):

5-й перекресток (двухфазный цикл):

Определение длительности фаз tф для каждого перекрестка
tфi = Тц ki.
где tфi – длительность i-й фазы на перекрестке; Тц – длительность светофорного цикла на данном перекрестке; ki – коэффициент веса i-й фазы.
1-й перекресток:
tф1=40·0,7=28 с;

tф2=40·0,3=12 с;
2-й перекресток:
tф1=50·0,5=25 с;

tф2=50·0,3=15 с;

tф3=50·0,2=10 с;
3-й перекресток:
tф1=40·0,7=28 с;

tф2=40·0,3=12 с;
4-й перекресток:
tф1=70·0,4=28 с;

tф2=70·0,4=28 с;

tф3=70·0,2=14 с;
5-й перекресток:

tф1=40·0,65=26 с;

tф2=40·0,35=14 с.
По полученным данным расчетов составляем табл. 3.

Таблица 3

Длительность циклов Тц, фаз tф и коэффициентов веса фаз k

при локальном управлении


Номер

перек-

рестка

Длитель-

ность цикла

Тц, с


Длительность фаз tф, с

Коэффициент веса фаз


1-я фаза


2-я фаза


3-я фаза


k1


k2


k3

1

40

28

12

-

0,7

0,3

-

2

50

25

15

10

0,5

0,3

0,2

3

40

28

12

-

0,7

0,3

-

4

70

28

28

14

0,4

0,4

0,2

5

40

26

14

-

0,65

0,35

-



Расчет длительности фаз tф и выбор длительности светофорного

цикла Тц при координированном управлении КУ

на перекрестках
Результаты расчета необходимы для построения графика КУ на магистрали.

Выбор длительности цикла при КУ следует выполнять с учетом следующих условий:

1. Длительность цикла на всех перекрестках должна быть одинаковая.

2. При КУ величина цикла выбирается максимальной по всем пере-кресткам на магистрали.

Расчет длительности фаз для каждого перекрестка при КУ выполня-ется следующим образом:

tфi = Tц · ki ,
где tфi – длительность i-й фазы на перекресток при КУ; Tц – длительность цикла при КУ; ki – коэффициент веса i-й фазы.

Рассчитанные длительности фаз при КУ заносятся в табл. 4.

Таблица 4

Длительность фаз при координированном управлении


Номер

перекрестка


Tц , с

Длительности фаз tф, с

1-я фаза

2-я фаза

3-я фаза

1

70

50

20

-

2

70

35

20

15

3

70

50

20

-

4

70

28

28

14

5

70

45

25

-


Расчет скоростей сообщения на перегонах
Расчет скоростей сообщения необходим для наглядности представ-ления в графическом виде различий скоростей в зависимости от длин перегонов.




V = ℓ/tпр,
где – длина перегона между смежными перекрестками; V – средняя скорость сообщения, м/с; tпр – время проезда перегона, с.
Таблица 5

Значение скоростей сообщения на перегонах


Номер перегона

(перекрестка)

Время проезда

tпр, с

Длина перегона

, м

Скорость сообщения

V, м/с

l1 (1-2)

10

100

10

l2 (2-3)

20

300

15

l3 (3-4)

30

400

13

l4 (4-5)

40

700

17,5


Построение графика координированного управления
График КУ выполняется на миллиметровой бумаге формата А2 в прямоугольной системе координат (рис. 3). По оси абсцисс откладывается время в секундах – значения длительности циклов Тц фаз tпр. Рекомен-дуемый масштаб по оси абсцисс 1мм соответствует 0,5 с. По оси ординат откладываются расстояния между стоп-линиями двух смежных перекрестков. Рекомендуемый масштаб по оси ординат 1 мм соответствует 0,5 м. Условные обозначения сигналов светофоров на графике КУ даны на рис. 2.

- движение разрешено в двух направлениях по магистрали



- движение по магистрали запрещено




- движение разрешено со стороны незаштрихованного поля



- промежуточный такт
Рис. 2. Принятые условные обозначения сигналов светофоров
График КУ представляет собой линию движения лидера группы транспортных средств на магистрали от первого перекрестка к последую-щим до n-го перекрестка и от него обратно в системе прямоугольных координат «время – путь». Рекомендуется строить график с первого пере-крестка к последующим с начала координат. Для этого надо перераспре- делить порядок чередования перекрестков снизу от первого и вверх по порядку до n-го перекрестка.

При построении графика КУ необходимо обосновать принимаемые решения. Например, для представленного варианта графика КУ нужно отметить следующее. При движении от первого перекрестка ко второму целесообразно поменять первую фазу на вторую, т.к. она позволяет проезд лидера транспортного потока через второй перекресток в прямом направ-лении, а при обратном направлении траектория лидера попадает на первую фазу на зеленый сигнал светофора и, следовательно, исключает остановку лидера на втором перекрестке. Аналогично по другим решениям.

Необходимо также отметить, что наклон линии траектории лидера зависит от скорости движения транспортных средств в группе, которая в свою очередь зависит от длины перегона и интенсивности транспортных потоков.




Составление программы координации
Программы координации (ПК) составляется на основании выполненного графика КУ.

Табл. 6 заполняется по порядку следования номеров перекрестков. Время включения каждой фазы и их номера на каждом перекрестке следует определять по оси абсцисс.

При заполнении таблицы необходимо учитывать следующие условия.

1. Таблица заполняется в порядке возрастания времен включения.

2. Время включения не может быть больше Тц.

3. Если время включения равно 0, то нужно принимать его равным длительности цикла Тц.

4. Включение каждой фазы начинается с промтакта, т.к. лидер начинает движение только по окончании промтакта.
Таблица 6


Номер

перекрестка


Тц, с


Время включения, с/Номер фазы

1

70

50/2

70/1

-

2

70

10/2

30/3

45/1

3

70

10/2

30/1

-

4

70

18/2

46/3

60/1

5

70

5/2

30/1

-



Расчет эффективности координированного управления

на магистрали
Эффективность КУ вычисляется по следующей формуле:

где Э – эффективность координированного управления на магистрали.

tпр (ЛУ)= tпр (ЛУ) прямо + tпр (ЛУ) обратно, с.

tпр (КУ)= tпр (КУ) прямо + tпр (КУ) обратно, с.
Определение времени проезда tпр при ЛУ прямо и обратно

на магистрали
tпр(ЛУ) = tпр
где – задержка на каждом перекрестке, с; n – количество перекрестков; – средняя скорость на перегоне, м/с.

При ЛУ подход транспортного средства к следующему перекрестку на разрешающий и запрещающий сигнал равновероятен, т.к. работа светофоров не согласована между собой. Поэтому величина задержки (с) должна определяться по следующей формуле:
=
где tкр – длительность красного сигнала на каждом перекрестке.
tпр(ЛУ)= tпр прямо + tпр обратно.
tпр прямо = tпр обратно из табл. 3.
tп = 10 + 20 + 30 + 40 = 100 с.
Далее надо определить задержки для каждого перекрестка в прямом направлении:
с. с.

с. с.

с. с.
Следовательно, tпр прямо=100 + 61=161с.

Определить для каждого перекрестка в обратном направлении:

с. с.

с. с.

с. с.

Следовательно, tпр обратно = 100 + 57 = 157 с.

Итого: tпр (ЛУ) = 161 + 157 = 318 с.
Определение времени проезда при КУ

на магистрали прямо и обратно
tпр (КУ) = tпр прямо + tпр обратно.

tпр прямо = 10 + 20 + 30 + 40 = 100 с.

tпр обратно + .

tпр = 100 с.
Z – задержки; Z = 10 с, это остановка 10 с на третьем перекрестке.
tпр обратно = 100 + 10 = 110 с.
Итого tпр при КУ =100 + 110 = 210 с.

.
Заключение
В результате выполненной работы установлено, что координирован-ное управление движением транспортных потоков по магистрали по отношению к локальному управлению на перекрестках этой же магистрали позволяет:

- сократить время проезда на магистрали за счет сокращения количества остановок и задержек транспортных средств;

- повысить пропускную способность магистрали, т.к. время проезда является критерием пропускной способности магистрали, т.е. при сокра-щении времени проезда увеличивается количество транспортных средств, прошедших по магистрали за единицу времени.

По результатам расчетов, по графику КУ (см. рис. 3) достигнутый эффект Э составляет 37%.
Библиографический список
1. Петров В.В. Управление движением транспортных потоков в городах/ В.В. Петров. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2007.

2. Петров В.В. Конспект лекций по дисциплине «Управление в сфере обеспечения безопасности движения»/ В.В. Петров. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2009.

Учебное издание

РАЗРАБОТКА И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ

КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ

ДВИЖЕНИЕМ НА ГОРОДСКИХ МАГИСТРАЛЯХ
Методические указания

к курсовой работе по дисциплине «Управление в сфере обеспечения безопасности дорожного движения»

для студентов специальности 190702

«Организация и безопасность движения»

Составители: Валерий Васильевич Петров,

Валерий Михайлович Власов

***
Редактор И.Г. Кузнецова
***
Подписано к печати 6 . 05 . 2011

Формат 60х90 1/16. Бумага писчая

Оперативный способ печати

Гарнитура Times New Roman

Усл. п.л. 1,25, уч.-изд. л. 0,8

Тираж 120 экз. Заказ №

Цена договорная

Издательство СибАДИ

644099, г. Омск, ул. П.Некрасова, 10




Отпечатано в подразделении ОП издательства СибАДИ

644099, г. Омск, ул. П. Некрасова, 10



РАЗРАБОТКА И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ НА ГОРОДСКИХ МАГИСТРАЛЯХ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации