XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Объектом исследования является перекресток улиц Беговая - Политехническая.

Предметом – изучение организации дорожного движения на перекрестках с помощью прогрессивных средств регулирования.

Цель работы: разработка методов и практических рекомендаций по внедрению различных средств регулирования на сложных перекрестках.

Результат исследования: разработаны мероприятия по внедрению необходимых средств регулирования на пересечении улиц Беговая – Политехническая. Внедрение представленных мероприятий позволит получить годовую экономию в размере 1836 тысячи рублей.

Особенности организации движения на перекрестке ул. Беговая- Политехническая в городе Саратове

Анализ перекрестка ул. Беговая - Политехническая

Улица Политехническая имеет 3 полосы движения (Рис.2.1): участок дороги в сторону Заводского района имеет одностороннее движение; участок дорог в сторону Саратовского государственного технического университета (СГТУ) имеет двустороннее движение: две в одну сторону и аналогично в другую. Улица Беговая имеет одностороннее движение с 3 полосами.

Рис.1 Схема пересечения

Рис.2 Фото пересечения

Как видно на пересечении есть нарушения СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» и ГОСТов: ГОСТ Р 50597-2017, ГОСТ Р 32953, ГОСТ Р 51256-2011, ГОСТ Р 52289-2004, ГОСТ 32944-2014, в части разметки, остановочного пункта, светофорной сигнализации, зеленой зоны и тротуара.

Табл. 1 Суточная интенсивность по направлениям

Направления движения Рис. 3

Рис. 4 Схема произведенных мероприятий по обустройству перекрестка техническими средствами

Таблица 2 – Суточная интенсивность пешеходных потоков

Проанализируем интенсивность пешеходных потоков.

Временной интервал	Количество пешеходов, чел.
	Ул. Политехническая	Ул. Беговая
08:00 – 09:00	217	61
09:00 – 10:00	246	60
10:00 – 11:00	129	57
11:00 – 12:00	173	69
12:00 – 13:00	139	54
13:00 – 14:00	809	270
14:00 – 15:00	184	63
15:00 – 16:00	745	199
16:00 – 17:00	206	71
17:00 – 18:00	178	62
18:00 – 19:00	197	84
19:00 -20:00	146	68
20:00 – 21:00	116	51
21:00 – 22:00	85	45

Рис.5 Интенсивность пешеходных потоков среднесуточная

Проанализируем общественный транспорт на рассматриваемом пересечении табл. 3.

Таблица 3 – Маршрутные транспортные средства, проходящие через пересечение и обеспечивающие посадку/высадку пассажиров на остановочном пункте

Улица	Номер маршрута	Улица	Номер маршрута
Политехническая	55а	Беговая	18Д
	57		3
	58		23
	60		55
	63		55а
	65		57
	81		58
	93		60
	18Д		63
	3		65
	23
	31
	44
	48
	55

Составим схему размещения светофорных объектов Рис.6.

Рис.6 План размещения светофоров:1,2,3 –Транспортные; 4,5,6,7,8,9- Пешеходные

Движение по ул. Политехническая и Беговая организовано в 2 фазы. В первой фазе пропускаются по ул. Политехническая транспортные потоки прямых и поворотных направлений: 1,2,3,4,5,6. Во второй фазе выпускаются пешеходные потоки направлений: 4,5, 6. Рассмотрим условия движения пофазного регулирования (рис.2.4,2.5.).

Рис. 7 Первая фаза

Рис. 8 Вторая фаза

2 Анализ конфликтных точек

Исследования ДТП показали, что наибольшее их число происхо­дит в так называемых конфликтных точках, т. е. в местах, где в одном уровне пересекаются траектории движения транспортных средств или транспортных средств и пешеходов, а также в местах отклонения или слияния транспортных потоков (рис.6). Наиболее ча­сто такое взаимодействие участников дорожного движения возникает на пересечениях дорог, где встречаются потоки различных направле­ний. Вместе с тем часть конфликтов происходит и на пере­гонах дорог при перестроениях автомобилей в рядах и при переходе проезжей части пешеходами вне перекрестков. Таким образом, возникает возможность оценивать потенциальную опасность тех или иных участков УДС по числу конфликтных точек. Их анализ позволяет также сравнивать между собой различные вари­анты схем организации движения при камеральной проработке. [2]

Простейшая методика пятибалльной систе­мы оценки узла исходит из того, что точка отклонения оценивается одним условным баллом, слияния – тремя и пересечения – пятью бал­лами. Сложность любого пересечения:

m=5nп+3no+nc; (1.1)

где n₀, n_c, n_п - число точек соответственно отклонения, слияния и пересечения.

Рис. 9 - Конфликтные точки отклонения (1), слияния (2) и пересечения (3) на перекрестках с различной конфигурацией: а – четырехсторонних; б – трехсторонних; в – с круговым движением

Выполним анализ конфликтных точек на перекрестке ул. Беговая – Политехническая.

Рис. 10 Конфликтные точки отклонения − , слияния − и пересечения – на пере­сечении улиц Политехническая и Беговая

Используя вышеуказанную формулу получаем: m=5*4+3*6+3=41.

Принято считать перекресток малой сложности простым при m <40, средней сложности при m = 40÷80, сложным при m = 80÷150 и очень сложным при m> 150. По результатам расчетов данный перекресток относится к категории средней сложности, так как показатель сложности равен 41 балла.

3 Анализ существующих проблем перекрестка

На основании вышеизложенного можно отметить то, что пересечении улиц Беговая - Политехническая имеет ряд проблем как:

Низкая пропускная способность транспортных потоков (ввиду отсутствия разметки, средней сложности перекрестка m=41, загруженность улицы);

Некорректный светофорный цикл (на пересечении наблюдаются скопления пешеходов на пересечении на запрещающий сигнал светофора; несинхронизированные пешеходные фазы);

Систематические нарушения рядности транспортными средствами при прохождении перекрестка.

Возникновение фактов нарушения Правил дорожного движения (ПДД) участниками дорожного движения, таких как: 13.4 «При повороте налево или развороте по зеленому сигналу светофора водитель безрельсового транспортного средства обязан уступить дорогу транспортным средствам, движущимся со встречного направления прямо и направо. Таким же правилом должны руководствоваться между собой водители трамваев.»; 8.5 «Перед поворотом направо, налево или разворотом водитель обязан заблаговременно занять соответствующее крайнее положение на проезжей части, предназначенной для движения в данном направлении, кроме случаев, когда совершается поворот при въезде на перекресток, где организовано круговое движение.

Нарушения расположение остановочного пункта на улице Беговая, которая мешает нормальному движению транспортных потоков (ГОСТ Р 52766-2007).

Наличие ограждений на пешеходных переходах, препятствующих проходу пешеходам (ГОСТ Р 52289-2004).

Разработка проекта внедрения предлагаемой технологии

Исходя из данных проблем можно сделать вывод, что организация движения на данном перекрестке нуждается в изменениях.

Для решения данных проблем предлагается следующие мероприятия:

Добавление дополнительной светофорной секции «стрелка» на улице Политехническая (добавление светофорной фазы и корректировка светофорного цикла в связи с этим);

Внедрение адаптивного управления на пересечении.;

Перемещение автобусной остановочного пункта на улице Беговая на 20 метров в сторону улицы Большой Садовой;

Внедрение виртуальной стены (лазерного шлагбаума);

Внедрение электронных (светодиодных) дорожных знаков.

Совершенствование светофорного регулирования

В ходу проведенных исследований предлагается внедрение дополнительной светофорной секции «стрелка» на улице Политехническая по направлению Заводского района. Так как на данном перекрестке происходит частое нарушение ПДД таких пунктов как: 13.4 «При повороте налево или развороте по зеленому сигналу светофора водитель безрельсового транспортного средства обязан уступить дорогу транспортным средствам, движущимся со встречного направления прямо и направо. Таким же правилом должны руководствоваться между собой водители трамваев.»; 8.5 «Перед поворотом направо, налево или разворотом водитель обязан заблаговременно занять соответствующее крайнее положение на проезжей части, предназначенной для движения в данном направлении, кроме случаев, когда совершается поворот при въезде на перекресток, где организовано круговое движение», на данном перекрестке имеет смысл добавление дополнительной светофорной секции «стрелка» (Рис.3.1) на улице Политехническая. Так же связано это с тем, что во время первой фазы (смотрите Рис.2.7.), образуется множество конфликтных точек (7) и тем самым повышается риск возникновения ДТП. [3]

Вследствие добавления дополнительной секции будет добавлена дополнительная фаза и изменения уже имеющихся.

Рис. 11 Фаза светофорного регулирования с дополнительной секцией «стрелка»

Из рисунка мы видим, что вовремя включение стрелки пешеходная фаза полностью активна, тем самым разгружая пешеходные потоки. Транспортные потоки по улице Политехническая со стороны Заводского района остановлены для того, чтобы предотвратить образования конфликтных точек на улице Беговая, тем самым повышая БДД на данном участке. Также данное внедрение светофорной секции не нарушает работу уже имеющегося светофорного цикла.

Данное внедрение будет удовлетворять стандарту ГОСТу 33385-2015 «Дороги автомобильные общего пользования. Светофоры дорожные. Технические требования»

6 Внедрение адаптивного управления на пересечении.

Внедрение адаптивного управления позволяет анализировать дорожную ситуацию и тем самым изменять время переключению светофорных фаз и времени каждого сигнала светофора. Особенно это будет актуально в часы пик, когда огромное количество машин едет со стороны Заводского района и со стороны СГТУ имени Гагарина Ю.А.

Для данной функций возможно внедрение программный комплекса G-City. Предназначен он для автоматизации решения задач управления транспортными потоками в городах. Аналогами G-City можно считать такие известные программы как TRANSYT, Synchro, LISA+, однако G-City обладает гораздо большей функциональностью:

– G-City имеет архитектуру клиент – сервер, чтоб позволяет организовать многопользовательскую работу с моделями транспортных сетей и транспортного спроса (в том числе и с удаленных рабочих мест);

– идентификация пользователей при входе в систему и разграничение прав в создании сетей, задании транспортного спроса и выполнения расчетов. В сочетании с ведением протокола действий пользователя обеспечивается высокий уровень сохранности данных;

– транспортная сеть в G-City создается в географических координатах (формат WKT), что упрощает задачу визуализацию и передачи результатов обследований или расчетов во внешние информационные системы;

– планирование и ведение базы данных натурных обследований интенсивности движения, обработка результатов (балансировка результатов измерений, интерполяция и восстановление пропусков измерений, сглаживание и др.). Для версии G-City Sart предусмотрена возможность проведения обследований при помощи детекторов транспорта;

– в результате натурных исследований строится модель суточного транспортного спроса, для которого выполняется расчет оптимального сигнального плана отдельного пересечения или планы координации для зоны произвольной конфигурации. При этом для каждого сигнального плана устанавливается период его действия. Для версии G-City Sart предусмотрена функция подготовки сигнального плана для загрузки в дорожный контроллер;

– уникальной является функция G-City по балансировке транспортного спроса и предложения на магистральных улицах. С ее помощью можно исключить образование общесетевых транспортных заторов (функция управления доступом на магистральную сеть). [4]

Так же данная технология принесет не малый вклад в экологическом аспекте. Данный комплекс оборудован не только датчиками, которые способны анализировать дорожную ситуацию на дороге, но также он имеет экологические датчики, определяющие загрязненность воздуха у проезжей части дороги. Тем самым проанализировав степень загрязнённости атмосферы на участке, оборудование будет вносить правки в светофорный цикл с целью уменьшения застоя автотранспортных средств на перекрестке и тем самым уменьшения выделения в воздух вредных веществ.

Рис.12 Образец программного комплекса адаптивного управления

7 Перенос остановочного пункта на улице Беговая.

На рассматриваемом объекте имеется нарушение правил ГОСТ Р 52766-2007 «Дороги автомобильные общего пользования. Элементы обустройства. Общие требования», а именно пункта 5.3 Остановочные пункты маршрутных транспортных средств и его подпунктов.

Рис.13 Существующие расположение остановочного пункта (отмечено красным цветом)

Предлагается перемещение остановки на 20 метров вдоль улицы Беговая по направления улицы Большая Садовая, оборудуя ее всеми необходимыми средствами в соответствие ГОСТов таких как: Р 52766-2007, таких как:

- остановочная площадка;

- посадочная площадка;

- площадка ожидания;

- автопавильон;

- скамьи;

- контейнер и урны для мусора (для дорог IV категории только урна);

- технические средства организации дорожного движения (дорожные знаки, разметка, ограждения);

- освещение (при расстоянии до места возможного подключения к распределительным сетям не более 500 м).

Рис.14 Расположение остановки после переноса (отмечено синим цветом)

8 Внедрение виртуальной стены (лазерного шлагбаума)

Внедрение виртуальной стены (лазерного шлагбаума) является одним из современных средств регулирования на дорогах. Эта технология помогает не только визуально отразить сигналы светофора, тем самым оказывая психологическое воздействие на участников движения, но также дает возможность применения данной технологии с целью фиксирования нарушения ПДД. В тот момент, когда тот или иной участник движения пересекает лазер, прерывание сигнала лазера будет говорить о том, что был зафиксирован проезд (переход) во время запрещающего сигнала светофора. Исходя из полученных данных можно сделать вывод: имеет ли смысл размещения на данном перекрестке камеры фиксации.

Данное средство регулирование имеет смысл разместить на повороте с улицы Политехническая на улицу Беговая. В то время, когда водитель поворачивает с улицы Политехническая ему стоит сначала среагировать на совершаемый маневр, а затем среагировать на возможное появление пешехода на улице Беговая. Из-за быстро меняющейся обстановки, водителю парой бывает трудно быстро среагировать сразу на несколько действий и для помощи ему имеет смысл в установке данного средства на этом участке. [5]

Рис.15 Схема размещения виртуальной стены (лазерного шлагбаума) (отмечено красной линией)

Данная новая технология в первую очередь важна в психологическом плане, а также ее размещение не будет нарушать ГОСТ 32944-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Пешеходные переходы. Классификация. Общие требования.»

Также имеется нарушение ГОСТа Р 52289-2004. Имеются нарушения расположения ограждающих устройств на пешеходных переходах, которые препятствуют нормальному проходу пешеходов. Необходимо убрать часть ограждающего устройства, которое находится перед пешеходным переходом. Таким образом данное мероприятие стабилизирует движение пешеходных потоков, а также уменьшит вероятность возникновения ДТП с наездом и опрокидывания пешеходов.

Внедрение электронных дорожных знаков

Исходя из того, что на данный перекресток планируется внедрение адаптивного управления имеет смысл внедрить специальные «меняющиеся» дорожное знаки. Смысл их заключается в информирование участников движения в первую очередь о ситуации на данном участке дороги, а также о действующих ПДД на данный период времени. Так как ситуация на дороге будет постоянно меняться, данная электронная таблица будет менять информацию, тем самым давать знать водителям и пешеходам к каким правилам стоит придерживаться на тот или иной промежуток времени. Осуществляться данная технология будет при помощи адаптивного управления установленным на данном участке дороги, который будет подавать данные на эти дорожные знаки. [5]

Также возможно внедрение светодиодных дорожных знаков на перекресток. Данные средства регулирования помогут пешеходам и водителям лучше ориентироваться в темное время суток, а также в затруднительных погодных условиях.

Например, можно рассмотреть светодиодные дорожные знаки от компании Мегапром. Активные светодиодные дорожные знаки от компании Мегапром изготавливаются в промышленных условиях с соблюдением системы контроля качества с использованием качественных светодиодов и электронных компонентов от ведущих мировых производителей, морозостойких технологических решений для долгой и надежной эксплуатации знаков в суровых условиях. [5]

Рассмотрим на примере дорожного знака 5.19 «Пешеходный переход»

Рис.16 Образец светодиодного дорожного знака 5.19 «Пешеходный переход»

• Светодиодный дорожный знак 5.19.1 и 5.19.2 "Пешеходный переход" ГОСТ Р 52290-2004;

• Повышенной надежности с увеличенным количеством светодиодов;

• Подсветка контура пешехода и дорожки: ЖЕЛТАЯ;

• Режим подсветки: СТАТИКА (непрерывная подсветка пешехода и дорожки);

• Габаритные размеры

- 700х700х70мм (базовое исполнение);

- 900х900х70мм (со светоотражающей рамкой);

• Двухстороннее исполнение;

• Электропитание знака:

- от сети, переменное 220В 50Гц (по умолчанию);

- рабочее напряжение =12В или =24В постоянного тока (для автономных систем);

• Прочный герметизированный корпус, ударопрочное защитное стекло, стойкость к климатическим воздействиям.

А также возможно размещение автономных комплектов светодиодных дорожных знаков на солнечных батареях.

Рис.17 Образец автономного комплекта светодиодного дорожного знака 5.19 «Пешеходный переход»

• Автономный светодиодный двусторонний знак "пешеходный переход" 5.19.1, 5.19.2 по ГОСТ Р 52290-2004;

• Подсветка контур пешехода - красный, дорожка - жёлтый, контура табло – белый;

• Автономная электростанция на солнечных и аккумуляторных батареях;

• Эксплуатация в любых регионах и любых погонных условиях. Время работы без солнечного света 8 суток.

• Управление включением - кнопка вызова пешехода. Синхронизация управлением табло по радиоканалу.

• Установка комплекта на трубу 76мм.

• На пешеходный переход обычно ставится 2 комплекта двусторонних знаков.

Вся установка и модернизация уже имеющихся дорожных знаков будет удовлетворять ГОСТу 32945-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Знаки дорожные. Технические требования.»

Адаптивное обеспечение управлением светофорными объектами

Адаптивное управление является одним из средств влияния на интенсивность движения на пропускную способность УДС.

Задачи внедрения:

- Восстановить полноценную маневренность на пересечении;

- Обеспечить совместную работу двух СО, что позволит удовлетворить

транспортные запросы в любое время суток при удобной маршрутизации;

- Повысить БДД на пересечении.

Алгоритм адаптивного управления на пересечении:

Вызовы, поступающие от видеодетектеров в зеленой зоне, будут регулировать время горения дополнительной светофорной секции «стрелка» на улице Политехническая, тем самым избегая скопления автотранспорта, которые хотя повернуть на улицу Беговая. Аналогично при отсутствии машин на данной полосе, «стрелка» не будет включаться. [6]

Вызовы, поступающие от видеодетектеров в синей зоне, будут регулировать время горения зеленого сигнала на улице Политехническая, чтобы избегать заторов (особенно в час пик) со стороны Заводского района.

Рис.18 Зоны расположения сканирования видеодетекторов

Оба контроллера в основной координированной фазе. Координация происходит по завершению горения зеленого, что позволяет при изменяемом времени горения фаз и неизменной длине цикла синхронизировать работу контроллеров.

Рассмотрим предлагаемые фазы управления. Введем условные обозначения: правый участок – направления Заводского района, левый участок – направление улицы Большой Садовой.

Фазы управления 1

Контроллер правого участка (зеленая зона) перешел на фазу пропуска автотранспорта по сигналу «стрелка». Эта фаза будет работать минимальное время и продлеваться в случае запроса от детектора на ул. Политехническая (со стороны СГТУ им. Гагарина Ю.А.). Но при условии, что сигналов от детекторов синей зоны не поступает.

Рис.19 Фаза управления при скоплении машин на улице Политехническая (со стороны СГТУ имени Гагарина Ю.А.)

2) Фаза управления 2

Контроллер левого участка (синяя зона) перешел на фазу пропуска автотранспортных средств по улице Политехническая (со стороны Заводского района). Эта фаза будет работать максимальное время и прерываться в случае запроса от детектора на улице Политехническая (со стороны СГТУ, зеленая зона).

Рис.20 Фаза управления при скоплении машин на улице Политехническая (со стороны Заводского района)

Данные мероприятия помогут стабилизировать работу на перекрестке, повысят БДД, снизят вероятность возникновения ДТП, а также уменьшат загазованность на данном участке.

Заключение

В ходе работы был проведен анализ используемых в России и за рубежом средств регулирования дорожного движения. Были выявлены существующие проблемы безопасности дорожного движения на примере конкретного перекрестка. Был проанализирован перекресток улиц Политехническая – Беговая г. Саратова, который является перекрестком средней сложности. В ходе анализа были выявлены основные проблемы пересечения, которые влияют на БДД данного участка. В связи с этим были предложены мероприятия для стабилизации движения на данном участке, и повышения БДД. Также был произведен анализ влияния автотранспорта на экологию на данном участке, а также как предложенные мероприятия повлияют на это.

Таким образомданные предложения помогут не только стабилизировать движение на данном перекрестке, но также и повысить БДД, тем самым минимизировать вероятность возникновения ДТП, а также несчастных случаев с пешеходами на дорогах.

Список использованной литературы

1. Ю.А. Кременец / М.П. Печерский / Технические средства регулирования дорожного движения / Учебник для автомобильных-дорожных вузов и факультетов. — М: Транспорт, 1981. — 252 с.

2. Е.Ю. Горшенина / Е.В. Феклин, Н.А. Муравьева, А.В. Игнатов, Красникова Д.А. / Технические средства регулирования как составная часть процесса организации дорожного движения / Учебное пособие для студентов направлений: 23.03.01 - «Технология транспортных процессов», 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» / Саратов, 2017.

3. Н.Е. Кокодеева / В.В. Столяров, Ю.Э. Васильев / Техническое регулирование в дорожном хозяйстве / Саратов: Изд-во Сарат. техн. гос. ун-та, 2011. – 232с.

4. М.В. Полосухин / А.Ю. Мармилов, Е.Ю. Горшенина /Анализ качества обозначения пешеходного перехода в городе Саратове/ Техническое регулирование в транспортном строительстве. 2017. № 5 (25). С. 1-5.

5. Федеральное дорожное агентство / Методические рекомендации по выбору эффективных некапиталоемких мероприятий по снижению аварийности в местах концентрации ДТП на автомобильных дорогах общего пользования/ Москва – 2017. 14-19 с.

6. В.И. Коноплянко / Организация и безопасность дорожного движения/ Издательство Высшая школа 2007: 196с.

7. Г.Р. Казакова / В.А. Манькова, А.В. Филатова, Е.Ю. Горшенина / Повышение безопасности движения на пересечении улиц в городе Саратове / Научно-методический электронный журнал Концепт. 2015. Т. 35. С. 36-40.

8. Э.Р. Домке / Расследование и экспертиза дорожно-транспортных происшествий / Учебное пособие. Пенза: ПГУАС, 2005. - 260

Код для цитирования: Скопировать