Шевченко В. В. Визначення раціональних параметрів координованого управління дорожнім рухом на міських магістралях

Шевченко Володимир Вадимович. Визначення раціональних параметрів коор- динованого управління дорожнім рухом на міських магістралях. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальніс- тю 275 «Транспортні технології (на автомобільному транспорті)». – Харківський національний автомобільно-дорожній університет (ХНАДУ) Міністерства освіти і науки України, Харків, 2023. Дисертаційна робота присвячена рішенню науково-прикладної задачі визна- чення раціональних параметрів координованого управління дорожнім рухом на мі- ських магістралях (ММ) з розділювальною смугою. Актуальність роботи визначається необхідністю розвитку функціонуючих у містах України локальних систем світлофорного регулювання, які мають обмежену ефективність. Для визначення найкращого варіанту розвитку був проведений аналіз існуючих підходів до визначення параметрів роботи світлофорних об’єктів (СО) і методів побудови планів магістральної та мережевої координації світлофорів. В результаті було встановлено, що на даний час переконливих вказівок на ефективні напрями координації роботи СО в містах ще не існує, а більшість праць присвячена налаштуванню адаптивних СО на забезпечення ефективної реакції світлофорів на динамічний характер транспортних потоків (ТП), у тому числі в мережах, де функ- ціонує декілька світлофорів на суміжних перехрестях. Методичні керівництва з організації дорожнього руху (ОДР) різних країн сві- ту в основному пропонують використовувати для створення планів координації (ПК) просторово-часову діаграму (ПЧД) лінійної координації, хоча при цьому ви- знають її занадто спрощений характер і не надають чітких рекомендацій стосовно особливостей її практичного використання. Іншим варіантом координації є викори- стання створеного на цей час програмного забезпечення (ПЗ) з жорсткої або адап- тивної координації, в якому також використовуються спрощені математичні моделі для створення ПК. При цьому, з фінансової точки зору, перехід до координованої роботи локальних світлофорів у транспортних системах українських міст є най- більш доступним напрямом розвитку світлофорного управління (СУ) рухом. Це вказало на потребу в удосконалені існуючих методів формування планів магістральної координації, за рахунок поглибленого врахування головних особли- востей процесу координованого руху транспортних засобів (ТЗ), які полягають в їх груповому прибутті з пачки зеленої хвилі (ЗХ) на чергове перехрестя; наявності ТЗ, що доповнюють пачку ЗХ, починаючі з другого перехрестя координованого фраг- менту магістралі; і додаткових можливостях налаштування ПК, які забезпечуються наявністю на магістралі розділювальної смуги та світлофорних циклів (СЦ) з виді- леним в окрему фазу лівим поворотом. Розроблена в дослідженні двоетапна процедура створення лінійного ПК до- зволила врахувати особливості групового прибуття пачки ЗХ до чергового регульо- ваного перехрестя на ділянці ММ, що координується, і наблизила кінцеве рішення цієї задачі до глобального мінімуму часу очікування можливості проїзду ТЗ через регульоване перехрестя. Створена в роботі за умови повного роз’їзду черги автомобілів протягом до- звільного сигналу аналітична модель затримок на регульованому перехресті надала можливості визначити граничний рівень завантаження другорядних підходів до ММ з координованим управлінням, який має враховуватися при побудові ПК. За допомогою імітаційного експерименту, вона також дозволила обґрунтувати мож- ливість використання формули затримки Вебстера на другому, емпіричному етапі побудови плану. Оцінка ймовірності виникнення неповної пачки автомобілів при координова- ному управлінні на ММ привела до отримання аналітичної залежності, яка збіглась з аналогічною ймовірністю в однолінійній системі масового обслуговування зі ста- ндартною дисципліною обслуговування FIFO (First In First Out) і з показниковим законом розподілу часу обслуговування. Завдяки цьому діапазон застосування за- лежності шуканої ймовірності від навантаження розширився на регульовані перех- рестя, що, внаслідок її зворотного лінійного характеру, дозволило позбавитися об- межень на вибір раціонального розміру пачки і робити його виходячи виключно з міркувань мінімізації часу затримок учасників руху при поїздках координованим фрагментом ММ. Об’єктом для вивчення характеристик координованого руху в роботі обраний фрагмент однієї з магістральних вулиць загальноміського значення міста Харкова – просп. Науки, від просп. Незалежності до вул. Мінської, який має розділювальну смугу, достатню довжину і кількість СО. На ньому спостерігається постійно висока інтенсивність руху (ІР) протягом навантаженого денного періоду робочої доби, яка приводить до високого рівня завантаження більшості під’їздів до регульованих пе- рехресть і, відповідно, до значних затримок при його подоланні.