Расчет длительности цикла регулирования и его элементов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по дисциплине «Технические средства организации движения»

 

 

Выполнил:студент группы ТСЗ-50813 ____________ Качанов И.А. (подпись)

 

Руководитель: / /доцент Димова И.П.

(подпись)

 

Проект защищен с оценкой___________________ «___»_______________2018г.

 

 

Курган 2017

Введение 1 Расчет длительности цикла регулирования и его элементов 2 Расчет задержек транспортных средств и пешеходов на ключевом перекрестке 3 Построение графика координированного регулирования Заключение Использованные источники

Содержание:

Введение

 

 

Координированное управление дорожным движением повышает безопасность дорожного движения за счёт уменьшения числа «стартов» с перекрёстков и торможений перед перекрёстком, за счёт выравнивания транспортного потока по скоростным показателям.

Автомобиль при торможении и ускорении работает на самых неблагоприятных условиях с точки зрения экологического состояния окружающей среды. Чем чаще автомобиль будет останавливаться перед перекрёстком, чем больше будут транспортные задержки, тем больше будет загрязнение окружающей среды. Координированное управление дорожным движением помогает избежать остановок и задержек на перекрёстках. Благодаря этому повышается не только экологическое состояние окружающей среды, но и комфортабельность движения, эмоциональное состояние водителя и другие психофизиологические характеристики водителя.

Оптимальная работа координированного управления дорожным движением зависит от состояния проезжей части, от дисциплинированности пешеходов. Необходимо предусмотреть меры, исключающие появление пешеходов на проезжей части.

Одна из систем координированного управления светофорными сигналами «зеленая волна» (эта система получила наиболее широкое распространение). При этой системе с разновременным переключением сигналов на отдельных перекрестках интервалы времени включения зеленых сигналов светофоров вдоль улицы или дороги на отдельных перекрестках устанавливаются с учетом средних скоростей транспортных потоков с тем, чтобы за это время автомобили, движущиеся с заданными скоростями, преодолевали расстояния между перекрестками.

 

 

Расчет длительности цикла регулирования и его элементов

 

 

Условиями устой­чивости координированного регулирования являются одинаковая длительность цикла регулирования на всех перекрестках магистра­ли (допускается применение на отдельных перекрестках цикла регу­лирования, кратного общему циклу магистрали) и постоянная во времени величина сдвигов фаз на соседних пере­крестках (под сдвигом фаз понимается интервал времени между началами основного такта («зеленого») на смежных перекрестках). Для выполнения указанных условий, необходимо найти "ключевой" перекресток (наиболее загруженный, с наибольшей длительностью цикла) для того, чтобы принять длительность его цикла регулирования для всех координируемых перекрестков.

Длительность цикла регулирования на перекрестках следует определять с помощью выражения:

, (1.1)

где Т_ц–длительность цикла регулирования, с; L–суммарное потерянное время на перекрестке, с; Y–суммарный фазовый коэффициент, характеризующий загрузку перекрестка.

, (1.2)

где n–число фаз регулирования; –длительность промежуточного такта i -й фазы регулирования, с.

, (1.3)

где n –число фаз регулирования; y_i –фазовый коэффициент i -й фазы регулирования, равный:

, (1.4)

где y_ij –фазовый коэффициент i -й фазы j -го подхода к перекрестку, равный:

, (1.5)

где N_ij–интенсивность движения транспортного потока i-й фазы j-го подхода к перекрестку, ед/ч; –поток насыщения j -го подхода к перекрестку ед/ч.

Для определения значения N_ij следует воспользоваться выражением:

, (1.6)

где N_ijk–интенсивность движения транспортного потока i-й фазы j-го подхода к перекрестку b- го направления движения на перекрестке, ед/ч.

Если полученная в результате расчета длительность цикла ключевого перекрестка составляет значение меньше 25 с, то ее следует округлять до 25 с. Так же значения длительности цикла большие 120 с. недопустимы по практическим соображениям, так водители при продолжительном ожидании разрешающего сигнала могут принять светофор за неисправный и начать движение.

Таким образом, практическая величина длительности цикла лежит в пределах .

Найдём длительность цикла для первого перекрёстка:

1. Поток насыщения по фазам:

M_H1=1800*3=5400 ед/час;

M_H2=1800*2=3600 ед/час;

2. Интенсивность движения по подходам:

N₁₁=1250+50+25=1325ед/час;

N₁₃=1170+45+35=1250ед/час;

N₂₂=130+25+20=175ед/час;

N₂₄=175+40+20=235ед/час;

3. Фазовый коэффициент iфазы jподхода:

y₁₁=1325/5400 = 0,25;

y₁₃=1250/5400 = 0,23;

y₂₂=175/3600 = 0,049;

y₂₄=235/3600 = 0,065;

4. Фазовый коэффициент:

y₁=0,25;

y₂=0,065;

5. Суммарный фазовый коэффициент

Y=0,25+0,065=0,315;

6. Суммарное потерянное время

L=3+3=6c;

7. Длительность цикла

T_ц=(1,5*6+5)/(1-0,315)=20,43 с.

Расчет значений остальных перекрестков производится аналогично. Результаты расчетов приведены в таблицах 1.1–1.3.

Таблица 1.1 Результаты расчетов длительности цикла первого перекрестка

№ фазы	№ направления	tпр i, с	Nj, ед/час	Mнj, ед/час	уj	уj-max	L, c	Y	Tц, с
					0,25	0,25		0,315	20,43
			0,23
					0,049	0,065
			0,065

 

Таблица 1.2Результаты расчетов длительности цикла второго перекрестка

№ фазы	№ направления	tпр i, с	Nj, ед/час	Mнj, ед/час	уj	уj-max	L, c	Y	Tц, с
					0,27	0,27		0,342	21,27
			0,24
					0,058	0,072
			0,072

 

Таблица 1.3Результаты расчетов длительности цикла третьего перекрестка

№ фазы	№ направления	tпр i, с	Nj, ед/час	Mнj, ед/час	уj	уj-max	L, c	Y	Tц, с
					0,28	0,28		0,362
			0,2
					0,062	0,082
			0,082

 

Так как длительность цикла на всех перекрёстков получилась меньше 25 секунд, принимаем длительность цикла 25 секунд.

Т_ц1=Т_ц2+Т_ц3=25 с

Для определения длительности фаз регулирования используя выражение эффективной длительности любой фазы в цикле регулирования, следует найти длительности основных тактов в каждой фазе ключевого перекрестка и длительности основных тактов для каждого перекрестка по оптимальному значению Т_ц:

, (1.7)

где –длительность основного такта в i -й фазе регулирования, с.

Рассчитаем длительность основных тактов для первого перекрёстка:

t_от1 = 0,25/0,315·(25-6) = 15 с,

t_от2 = 0,065/0,315·(25-6) = 4 с.

Остальные перекрёстки рассчитываются аналогично. Результаты расчетов приведены в таблице 1.4.

 

Таблица 1.4 Длительность основных тактов

№ фазы	Перекрёсток 1	Перекрёсток 2	Перекрёсток 3
			14,7

 

Полученные в результате расчета длительности основных тактов, меньшие 7,0 с, должны округляться до 7,0 с.

 

Таблица 1.5 Длительность основных тактов, с учетом корректировки минимального значения длительности фазы

№ фазы	Перекрёсток 1	Перекрёсток 2	Перекрёсток 3
			14,7
	7,0	7,0	7,0

Далее необходимо произвести корректировку длительности основных тактов по критерию пропуска пешеходов. Для этого следует рассчитать время, необходимое для пропуска пешеходов по какому-то определенному направлению:

, (1.8)

где –длительность такта регулирования, обеспечивающего пропуск пешеходов, с; B - длина перехода до противоположенного тротуара, м; V_пш – скорость движения пешеходов (принимается равной 1,3 м/с).

Длительность основного такта должна быть не меньше длительности такта регулирования, обеспечивающего пропуск пешеходов:

. (1.9)

 

Из практики регулирования дорожного движения известно, что минимальная задержка автомобилей у перекрестка достигается в случае, если отношения эффективных длительностей фаз регулирования равно отношениям величин y_i, при условии, что это отношение одинаково для всех направлений движения данной фазы:

. (1.10)

Воспользовавшись этим, следует произвести корректировку длительности основных тактов каждой фазы регулирования:

. (1.11)

Рассчитаем корректировку основных тактов для первого перекрёстка по критерию пропуска пешеходов:

t_пш1=5+14/1,3=15,8 с;

t_пш2=5+23/1,3=22,7 с.

Т.к. условие не выполняется, принимаем .

Из условия 1.11:

.

При этом условие 1.9выполняется .

Остальные перекрёстки рассчитываются аналогично. Результаты расчетов приведены в таблицах 1.6-1.7.

 

Таблица 1.6 Время, необходимое для пропуска пешеходов

№ фазы	Перекрёсток 1	Перекрёсток 2	Перекрёсток 3
	15,8	16,5	13,5
	22,7	22,7	22,7

 

 

Таблица 1.7 Длительность основных тактов с учётом корректировки

№ фазы	Перекрёсток 1	Перекрёсток 2	Перекрёсток 3
	87,3	85,12	77,5
	22,7	22,7	22,7

 

После выполнения указанных действий представляется возможным определить уточненное значение длительности цикла регулирования ключевого перекрестка:

; (1.12)

Значения длительностей основных тактов сведем в таблицу 12.

 

Таблица 1.8–Длительность цикла

	Перекрёсток 1	Перекрёсток 2	Перекрёсток 3
		113,8	106,2

 

Как видно из результатов таблицы 1.8 ключевым перекрестком является номер один.

Обязательным условием введения координированного регулирования типа «Зеленая волна» является равность длительности циклов на всех перекрестках.

Скорректировав длительность циклов всех перекрестков к максимальной, найдем длительности основных тактов, в зависимости от их фазовых коэффициентов. Результаты расчётов занесены в таблицу 1.9.

 

Таблица 1.9–Длительность основных тактов из расчёта Т_ц=116с

№ фазы	Перекрёсток 1	Перекрёсток 2	Перекрёсток 3
	87,3	86,8
	22,7	23,1

 

Опираясь на скорректированное значение t_отi и пользуясь выражением (1.9), определим длительность основных тактов, необходимых для движения транспортных средств на подходах к ключевому перекрестку с наименьшими фазовыми коэффициентами:

(1.13)

где - скорректированное ранее значение длительности основного такта в i-й фазе регулирования; - длительность основного такта регулирования, необходимая для пропуска транспортных средств в i-й фазе регулирования j-го подхода к перекрестку; - соответствующее значение фазового коэффициента в i-й фазе регулирования j-го подхода к перекрестку

2 Расчет задержек транспортных средств и пешеходов на ключевом перекрестке

 

Для определения задержек транспортных средств, двигающихся через ключевой перекресток, следует рассчитать степень насыщения фаз регулирования на каждом подходе к перекрестку:

 

, (2.1)

где x_ij –степень насыщения фаз регулирования в i -й фазе регулирования j -го подхода к перекрестку.

Эффективная доля фаз регулирования на каждом подходе к перекрестку равна:

, (2.2)

где λ_ij –эффективная доля i -й фазы регулирования j -го подхода к перекрестку.

Средняя задержка транспортных средств на подходе перекрестка:

 

(2.3)

где –средняя задержка транспортных средств на перекрестке в i -й фазе регулирования j - го подхода к перекрестку, с.

Средняя задержка одного транспортного средства на перекрестке определяется выражением:

, (2.4)

где – средняя задержка одного транспортного средства на перекрестке, с; n–число фаз регулирования.

Среднюю задержку пешеходов на перекрестке следует определить по формуле:

, (2.5)

где – средняя задержка пешеходов на перекрестке в i -й фазе регулирования, с.

1. Степень насыщения:

 

2. Эффективная доля фаз регулирования:

 

3. Средняя задержка транспортных средств на подходе перекрестка:

 

 

 

 

 

 

4. Средняя задержка одного транспортного средства на перекрестке:

 

 

5. Среднюю задержку пешеходов на перекрестке:

 

 

 

 

 

3 Построение графика координированного регулирования

 

По значениям основных и промежуточных тактов и длительности цикла регулирования построим график работы светофорной сигнализации (рисунок 3.1). Он представляет собой график включения сигналов, определяющий очередность включения сигналов, с указанием номера фазы регулирования в которой происходит переключение сигналов и продолжительности горения каждого сигнала.

1, 2 – номера транспортных фаз регулирования; 1П, 2П – номера пешеходных фаз регулирования; t_з–время горения зеленого (зеленого мигающего) сигнала; t_ж–время горения желтого сигнала; t_к–время горения красного сигнала;

Рисунок 3.1–График работы светофорной сигнализации

 

Для выполнения системы координированного управления движением следует построить график движения в координатных осях.

Тангенс наклона линии tgα представляет отношение длины перегона l_пер к времени проезда по нему t_пер и может быть определен с помощью выражения:

, (3.1)

где tgα –тангенс угла наклона ленты времени; V_р –расчетная скорость движения, км/ч; М_Г –масштаб построения графика по горизонтали; М_В –масштаб построения графика по вертикали.

М_Г =0,1 см/с; М_В =0,02 см/м; V_р =60км/ч;

tgα =(60*0,02)/(3,6*0,1)=3,36; α =73,28°.

Предположим вначале для упрощения, что скорость движения по магистрали одинакова для всех направлений и перегонов. Проведя линию, параллельную первой, и продолжив эти две линии скорости в пределах графика, получим границы ленты времени, рекомендуемая ширина которой равна:

, (3.2)

где t_л – рекомендуемая ширина ленты времени, с; Т_ц – длительность цикла регулирования, с.

t_л =0,36·77,59=27,93 с.

 

Левая граница соответствует движению первого автомобиля в группе, а правая – последнего автомобиля в группе.

 

 

Заключение

 

В рамках выполнения курсового проекта были изучены основы построения координированного управления типа «Зеленая волна».

В рамках выполнения курсового проекта были рассчитаны параметры движения на заданной магистрали. Определены основные элементы управления светофорным регулированием: длительность основных тактов, фазовые коэффициенты, время движения пешеходов. По расчетам пяти перекрестков был определен ключевой – перекресток, имеющий наибольшую длительность цикла.

Во время выполнения расчетов получили длительность цикла ключевого перекрестка 116 с, а длительность основных тактов для ключевого перекрестка: первая фаза 87,3 секунды, вторая фаза 22,7секунд.

График координированного регулирования рассчитан на скорость движения 60 км/ч. Ширина ленты времени 27,93 с, что составляет 0,36Тц.

 

 

Использованные источники:

 

1. Бесмертных А.Ю. Технические средства организации движения. /А.Ю. Бесмертных., Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 190702. Изд-во Курганского государственного университета, 2011.,-23с.

2. Кременец Ю. А. Технические средства организации дорожного движения. / Ю.А. Кременец. Учебник для вузов – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. – 279 с.: ил.

3. ГОСТ Р52289-2004 "Технические средства организации дорожного движения.Правила применения".