Содержание к диссертации
Стр.
ЕВЕЩЕНИЕ 4
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАДАЧИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
ТРАНСПОРШЫХ ПОТОКОВ
1.1. Влияние распределения транспортных потоков
на характеристики дорожного движения II
Принципы и методы распределения транспортных потоков по улично-дорожной сети 14
Математические модели распределения транспортных потоков 26
Выводы, цели и задачи исследования 34
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЩ10СЫЛКИ ОПТИМИЗАЦИИ
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ ПО УЛИЧНО-
ДОРОЖНОЙ СЕТИ
Обоснование критерия оптимального распределения транспортных потоков ... 37
Математическая модель оптимального распределения транспортных потоков по улично-дорожной сети 40
Исследование математической модели оптимального распределения транспортных потоков по улично-дорожной сети 50
Решение задачи оптимального распределения транспортных потоков при нажчии приоритетных направлений движения, а также по параллельным маршрутам .... 55
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ РАСПРВДЕ
ЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ ПО СЕТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Формирование методов решения математической модели 66
Формирование зависимостей "интенсивность -
Стр.
скорость", "задержка - интенсивность" 78
Исследование алгоритмов подготовки исходных данных для решения задачи распределения 92
Реализация алгоритма решения задачи распределения транспортных потоков по улично-дорожной сети 104
4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВА
НИЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ ПО УЛИЧНО-
ДОРОШОЙ СЕТИ
4.1. Общее состояние характеристик дорожных
условий и транспортных потоков на улично-дорожной
сети города Львова 112
Формирование исходных данных для решения задачи о распределении транспортных потоков на улично-дорожной сети 117
Формирование схем организации движения на основе решения задачи о распределении транспортных
потоков 139
Результаты оптимизации распределения транспортных потоков на магистральной сети г.Львова 151
Рекомендации по техническим средствам для практической реализации распределения транспортных
потоков 158
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ 163
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 165
ПРИЛОЖЕНИЕ 182
Введение к работе
Актуальность работы. Основной задачей транспорта является полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, ускорение доставки грузов и передвижения пассажиров на основе существенного повышения мощности и качества работы всей транспортной системы.
Наряду с увеличением численности автомобильного парка страны, а также усовершенствованием дорожной сети, в Основных направлениях экономического и социального развития народного хозяйства СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года /1/ ставится задача дальнейшего снижения себестоимости, повышения производительности труда в осуществлении перевозок.
Важное место в решении этой задачи принадлежит организации движения в том числе рациональному распределению транспортных потоков по существующей улично-дорожной сети. Наряду с незначительными затратами, по сравнению с усовершенствованием дорожной сети, распределение транспортных потоков позволяет повысить эффективность использования существующей сети путем рациональной загрузки ее движением, предотвратить заторы транспорта и снизить время проезда, а следовательно повысить производительность труда в осуществлении перевозок, их экономичность и отдалить срок мероприятий по реконструкции сети.
Таким образом, оптимизация распределения транспортных потоков по улично-дорожной сети является актуальной задачей и требует разработки научных основ и практических методов ее решения.
Цель работы: разработка методики оптимального распределения транспортных потоков на улично-дорожной сети.
Автор защищает,:
принципы распределения транспортных потоков по улично-до-
рожной сети, позволяющие оптимизировать этот процесс и распределить потоки одновременно на всей сети в целом с исключением переполнения отдельных перегонов сети и образования заторов на них;
общую математическую модель распределения транспортных потоков по улично-дорожной сети и методику практической реализации этой модели с учетом процесса подготовки исходных данных, их трансформации, получения расчетных зависимостей и технико-экономической оценки получаемых решений,1
Научная новизна.
На основании обобщения закономерностей движения транспортных потоков по улично-дорожной сети создана математическая модель распределения транспортных потоков по сети с неизменяемыми во времени геометрическими элементами, отличающаяся от известных тем, что исключает возможность возврата транспортного потока на пройденную часть маршрута и превышения пропускной спо-собности перегонов и перекрестков сети; учитывает транспортный поток, не подлежащий распределению, и позволяет создать приоритет для проезда транспорта по любому из направлений;1
Практичес^ад.деднодть.. Разработана методика практической реализации математической модели оптимального распределения транспортных потоков по улично-дорожной сети с учетом процесса подготовки исходных данных, их трансформации, получения расчетных зависимостей и технико-экономической оценки результатов решения;
Разработаны алгоритмы решения задач оптимизации распределения транспортных потоков, которые при определенных условиях значительно упрощают решение общей задачи: алгоритм распределения транзитных транспортных потоков по параллельным маршрутам;
алгоритм распределения транспортных потоков с учетом приоритета;
Результаты работы использованы при разработке оптимальной схемы движения на магистральной улично-дорожной сети г .'Львова и показали эффективность разработанной методики (расчетный ежегодный народнохозяйственный эффект от рационального распределения потоков по улично-дорожной сети г;1ьвова определен в сумме 1500 тыс .рублей).
В первой.главе рассмотрены постановка и состояние вопроса о распределении транспортных потоков, задачи исследования.' Одним из основных путей повышения эффективности работы автомобильного транспорта является качественное и количественное улучшение дорожных условий* В определенном временном интервале дорожные условия остаются постоянными. С ростом интенсивности это приводит к снижению скорости и увеличению плотности движения".1 В ряде случаев эти характеристики представляется возможным улучшить путем рационального распределения транспортных потоков на существующей сети, что следует рассматривать как существенный фактор в оптимизации дорожного движения в период до очередного улучшения дорожных условий.
Частным вопросам повышения эффективности работы автомобильного транспорта методами организации движения в СССР и за рубежом посвящены работы Л.Л.Афанасьева, В.Ф.Бабкова, Н.О.Брайлов-ского, Б.И.Грановского, А.П.Васильева, Г.Я.Волошина, Е.М.Васильевой, В.Н.Иванова, ЯІ.А;Калужского, ГЖ.Клинковштейна, Ю.А. Кременца, Е.М.Лобанова, М.П.Печерского, В.ПШолищука, В.М.Полу-карова, ЩВ.І^шевского, В.В.Сильянова, М.С.Фишельсона, Я..Хо-мяка, Б.Г.Хоровича, В.В.Шештокаса, ШГартнера, Д.Дрю, Х.Иносэ, Р.Оллсбпа, М.Смита, Т.Хамады, Ф.Хейта, Д.Хорофаса, Дж.Чарлсвор-са и др.
Распределение транспортных потоков предусматривает максимально полное использование пропускной способности всей рассматриваемой улично-дорожной сети.
В результате анализа существующих математических моделей распределения транспортных потоков на улично-дорожной сети сделан вывод о необходимости разработки новой модели, удовлетворяющей следующим требованиям:
исключению возврата транспортных средств на пройденную часть пути;
учету объема транспорта, не подлежащего распределению;
исключению возможности заторных ситуаций в сети;
минимизации времени проезда транспорта.
Для достижения поставленной цели представилось необходимым решать следующие задачи:
17 Выбор и обоснование критерия оптимальности распределения транспортных потоков по улично-дорожной сети.
Разработка общей математической модели распределения транспортных потоков по улично-дорожной сети.
Разработка теоретических основ и практических методов реализации математической модели оптимального распределения транспортных потоков.
Исследование общей математической модели распределения транспортных потоков для решения наиболее распространенных частных задач организации дорожного движения.
Разработка алгоритма и программы оптимального распределения транспортных потоков для машинной реализации разработанной модели.
Вторая глава содержит теоретические предпосылки оптимизации движения транспортных потоков на основе их распределения по улично-дорожной сети. В качестве критерия оптимального распре-
деления транспортных потоков принят минимум суммарного времени проезда всех автомобилей по улично-дорожной сети.' Обязательным условием распределения является выполнение цели перевозки каждым транспортным средством. В результате движения на перегонах и перекрестках улично-дорожной сети формируются транспортные потоки определенной интенсивности;' Совокупностью автомобилей, которая может и должна быть оптимально распределена по улично-дорожной сети, являются транспортные потоки, движущиеся транзитом через ее определенный регион1. Транспортные средства, которые не следуют транзитом через рассматриваемую улично-дорожную сеть, образуют потоки, не подлежащие распределению. Оонако последние должны быть учтены при решении задачи о распределении.
Распределение транзитных транспортных потоков по улично-дорожной сети производится по всем возможным маршрутам движения, при условии исключения возврата транспорта на уже пройденную часть маршрута.
Сущность оптимизации распределения состоит в определении маршрутов и загрузки их движением в соответствии с принятым критерием. Оптимизация по принятому критерию проводится при условии исключения возникновения заторных ситуаций на перекрестках и перегонах улично-дорожной сети региона,-
Далее представлены решения задач оптимального распределения транспортных потоков при наличии приоритетных направлений движения по улично-дорожной сети, а также по параллельным маршрутам.
В третьей главе представлены методические основы решения задачи распределения транспортных потоков по улично-дорожной сети.
Для формирования методов решения математической модели конкретизируются зависимости "интенсивность - скорость" и "задержка - интенсивность" при помощи аппарата R - функций.
Приведено два способа решения задачи. Первый пособ предполагает исключение из всей совокупности маршрутов тех, для которых значения распределенных транспортных потоков меньше нуля. Второй способ цредлолатает наложение условия равенства нулю первой производной критериальной функции при равенстве нулю интен-сивностей распределенных потоков, но при неизменном количестве маршрутов. Применение того или иного способа зависит от объема магистральной сети, ее разветвленносги, количества точек входа и выхода, технических средств, позволяющих реализовать распределение транспортных потоков.
Показана необходимость представления исходных данных для решения задачи в матричной и векторной форме, а также доказана необходимость переработки форм ее представления с целью обеспечения минимума объема информации, вводимой в память ЭВМ, и минимума времени выбора ее для счета. Для этого разработаны алгоритмы и сервисные программы;'
В четвертой главе представлено практическое применение результатов исследования о распределении транспортных потоков по улично-дорожной сетиі; Указывается, что для решения задачи необходима конкретизация исходной информации.
Из принятой совокупности перегонов сети, используя теорию графов, теоретически можно получить полное множество маршрутов, соответствующее конкретной схеме организации движения. При этом производится анализ предложенного множества маршрутов с точки зрения их отбора по признакам необходимости и достаточности.
Для выявления транспортных потоков, имеющих общую цель
транзитного движения через сеть, а также транспортных потоков, не подлежащих распределению, необходимо провести специальные натурные наблюдения на выбранной сети улиц при фиксированных точ-
ках входа и выхода, Оановременно необходимо цроведение натурных наблюдений для установления зависимости между скоростью и интенсивностью движения на каждом перегоне.
Практическое приложение результатов, получаемых при оптимизации распределения транспортных потоков, проводилось в рамках выполнения научно-исследовательской работы "Технико-экономическое обоснование оптимальных схем движения и оборудования современными техническими средствами магистральных улиц г.Львова".
В результате оптимального распределения транспортных потоков по магистральной сети города предполагается снижение величины интенсивности движения в центральной части в 1,6 раза, а суммарного времени проезда в 1,3 раза; Расчетный ежегодный народнохозяйственный эффект за счет внедрения результатов исследования составляет 1,5 млн.рублейі1 Снижение времени проезда по сети, полученное при оптимизации схемы организации движения, позволяет получить социально-экономический эффект, заключающийся в уменьшении числа автомобилей,одновременно находящихся на улично-до-рожной сети; что обуславливает снижение уровня шума и загазованности воздушного бассейна города.
