Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор состояния вопроса исследования 8
Выводы по главе 28
ГЛАВА 2. Разработка модели функционирования остановочного пункта 29
2.1. Комплексное исследование остановочных пунктов г. Нижнего новгорода 29
2.2. Модель пропускной способности остановочного пункта 37
2.3. Математическая модель функционирования остановочного пункта при
непостоянном числе мест обслуживания 41
2.4. Построение имитационной модели остановочного пункта 44
2.5. Сравнение результатов математического и имитационного моделирования 50
Выводы по главе 52
ГЛАВА 3. Анализ влияющих на пропускную способность остановочных пунктов факторов 53
3.1. Время посадки-высадки пассажиров 53
3.2. Время убытия автобусов с остановочного пункта 57
3.3. Потери времени из-за взаимных помех между автобусами 58
3.3.1. Исследование влияния вариации времени обслуживания на ропускную способность остановочного пункта без маневрирования 59
3.3.2. Исследование потерь времени из-за взаимных помех между автобусами на остановочных пунктах с маневрированием 65
3.3.3. Сравнительный анализ потерь времени при функционировании остановочных пунктов с маневрированием и без него 69
3.4. Исследование влияния светофорного регулирования на пропускную способность остановочного пункта 71
3.5. Влияние месторасположения остановочного павильона на пропускную способность остановочного пункта 81
3.6. Простой маршрутных транспортных средств в ожидании дополнительных пассажиров 82
Выводы по главе
ГЛАВА 4. Разработка практических решений по повышению пропускной способности остановочных пунктов городского пассажирского транспорта 87
4.1. Проведение экспериментальных исследований 87
4.2. Экспериментальное исследование пропускной способности остановочных пунктов 91
4.3. Результаты анализа экспериментальных данных 93
4.3.1. Результаты анализа влияния месторасположения остановочного павильона на пропускную способность 93
4.3.2. Результаты статистического анализа «простоя в ожидании» 99
4.4. Методика расчета пропускной способности остановочного пункта и её программная реализация 102
4.5. Определение допустимого уровня интенсивности транспорта при заданной пропускной способности 107
4.6. Экономическое обоснование результатов исследования 115
Выводы по главе 117
Основные результаты и выводы 118
Библиографический список 119
- Модель пропускной способности остановочного пункта
- Построение имитационной модели остановочного пункта
- Исследование влияния вариации времени обслуживания на ропускную способность остановочного пункта без маневрирования
- Результаты анализа влияния месторасположения остановочного павильона на пропускную способность
Введение к работе
Актуальность. В Транспортной Стратегии РФ до 2030 г. одной из задач развития транспортной системы России является увеличение пропускной способности (ПС) и скоростных параметров транспортной инфраструктуры. Важным элементом инфраструктуры автобусного городского пассажирского транспорта (ГПТ) являются остановочные пункты (ОП). Они оказывают существенное влияние на ПС дорог и безопасность дорожного движения (БДД). В большинстве городов страны, включая Н.Новгород, в инфраструктуре автобусного ГПТ существенна доля коммерческого транспорта малой и особо малой вместимости. В результате наблюдается: одновременная работа операторов перевозки (коммерческих и муниципальных) с различным классом подвижного состава; высокая интенсивность движения автобусных маршрутных транспортных средств (МТС), усугубляемая дублированием маршрутов при использовании МТС малого и сверхмалого класса; нарушение расписаний движения. В этой связи к ОП, их параметрам и обустройству предъявляются высокие требования, так как недостаточная их ПС является одним из препятствий, ограничивающих провозную способность ГПТ. Данная работа выполнена в рамках создания Комплексной транспортной схемы Нижнего Новгорода на период с 2012 по 2030 г.
Объект исследований – остановочный пункт автобусного ГПТ.
Предмет исследования – пропускная способность остановочных пунктов автобусного ГПТ.
Цель работы – повышение пропускной способности остановочных пунктов автобусного ГПТ путем управления влияющими на неё факторами.
Задачи исследования:
– установить закономерности изменения потерь времени от взаимных помех между одновременно находящимися на ОП МТС с ростом числа мест обслуживания; – оценить степень влияния на ПС регулируемых пересечений на направлении движения МТС до или после ОП;
– установить закономерности изменения времени простоя МТС в ожидании дополнительных пассажиров;
– доказать влияние на ПС ОП месторасположения павильона для пассажиров; – разработать комплексную методику расчета ПС ОП с учетом непостоянного числа мест обслуживания и программный комплекс на её базе;
– определить условия функционирования ОП, при которых среднее время ожидания в очереди не превышало бы заданной величины;
– провести испытания разработанной комплексной методики в реальных условиях и определить эффективность результатов исследования.
Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов.
Работа выполнена с использованием теории вероятностей и теории массового обслуживания, метода статистических испытаний Монте-Карло, имитационного моделирования, регрессионного анализа. Достоверность результатов подтверждается коэффициентами детерминации, значения которых не менее 0,8 для всех уравнений регрессии, а также значениями критериев Хи-квадрат Пирсена, Стьюдента и Фишера-Снекорда, значения которых значительно превышают критические для рассматриваемых условий.
Область исследования соответствует требованиям паспорта научной специальности 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта, п.2 «Оптимизация планирования, организации и управления перевозками пассажиров и грузов...».
Научную новизну представляют:
– закономерности влияния регулируемых пересечений на направлении движения МТС и месторасположения остановочных павильонов для пассажиров на ПС ОП; – закономерности влияния потерь времени автобусами с ростом числа мест обслуживания и простоев МТС в ожидании пассажиров на ПС ОП;
– комплексная методика расчета ПС ОП, суммарно учитывающая действующие наиболее значимые факторы и впервые непостоянное число мест обслуживания; – условия качественного функционирования ОП, при которых среднее время ожидания в очереди не превышало бы заданной величины.
Практическая значимость работы состоит в том, что разработанная комплексная методика позволяет определить параметры ОП автобусного ГПТ (длину, расположение павильона, максимальную интенсивность проходящих через ОП автобусов и т.д.), обеспечивая при этом минимальные потери автобусами времени нахождения на ОП и высокое качество пассажирских перевозок.
Реализация результатов работы. Результаты исследований приняты к внедрению Департаментом транспорта и связи администрации Н.Новгорода, внедрены в Нижегородском пассажирском автотранспортном предприятии № 2 (НПАП №2) и в учебном процессе НГТУ им. Р.Е. Алексеева.
Апробация работы. Материалы исследований докладывались и получили одобрение на 2-й и 3-ей МНПК «Актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса» (Орел, 2011 и 2013 гг.), на XIV МНПК «Актуальные проблемы эксплуатации автотранспортных средств» (Владимир, 2011 г.), VII МНТК «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (Пенза, 2012 г.), 79-й МНТК Ассоциации Автомобильных Инженеров (ААИ) «Безопасность транспортных средств в эксплуатации» (Н. Новгород, 2012 г.), МНТК «Проблемы транспортных и технологических машин» ТТМ и К НН 12 (Н.Новгород, 2012 г.), XII МНПК «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2015 г.), на ежегодных конференциях НГТУ «Будущее технической науки» (2011-2015 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 статей, 9 из которых входят в Перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 125 наименований, приложений, и содержит 128 страниц основного текста, 30 таблиц и 57 иллюстраций.
Модель пропускной способности остановочного пункта
Оренбургские специалисты в своих работах [37,38,40,76] указывают на механистичность существующих подходов к определению ПС ОП. Авторы рассматривают типологические модели поведения водителей при занятии свободного места на ОП, однако методику расчета ПС, учитывающую «человеческий фактор» не приводят.
Большое число работ по тематике ОП связано с исследованием задержек автобусов при осуществлении посадки и высадки пассажиров (можно встретить также термин «время обслуживания пассажиров»). Это связано с тем, что это время является, как правило, наибольшей среди всех задержек автобуса на ОП.
Гудковым В.А. [70] установлено, что время простоя автобусов на промежуточных остановках описывается распределением Эрланга 2-го порядка: ЛО-Mgпвe-, (1.23) где А, - параметр закона Эрланга, обратно пропорциональный математическому ожиданию (среднему времени посадки-высадки пассажиров); к - порядок закона Эрланга (для закона Эрланга второго порядка -к = 2).
В работе [3] напротив предлагается использовать показательный закон распределения времени простоя автобусов на остановках, а в работе [11] - нормальный закон. В исследовании [112] говорится, что время посадки-высадки зависит от количества дверей в автобусе, формы оплаты проезда в нем и даже от количества багажа, находящегося у пассажира. Работа [49] обращает внимание на влияние типа автобуса, наполняемости его салона и времени, необходимого для открытия-закрытия дверей. Украинские исследователи в работе [43] получили следующую модель для нахождения времени обслуживания (с): tоп =90,26у + 6,48 поп + 1,89дн + 67,55Ксм, (1.24) где у - коэффициент использования вместимости автобуса; поп - количество ОП на маршруте движения автобуса; дн - номинальная пассажировместимость автобуса, пасс; Ксм- коэффициент сменяемости пассажиров по перегонам маршрута. Интересна также работа [102], в которой автор предлагает абстрагироваться от времени посадки-высадки и считать его равным нулю.
Из приведенного обзора можно видеть, что существует большое количество подходов к определению времени обслуживания пассажиров. Это связано с тем, что время обслуживания (оно же - посадки-высадки) пассажиров - случайная величина, подверженная влиянию огромного количества факторов, начиная с тех, что определяются техническими характеристиками автобусов, и заканчивая «человеческим» фактором и природно-климатическими [23].
Можно выделить три группы подходов к описанию времени посадки-высадки пассажиров: описание вероятностными распределениями [3,11, 13, 61, 70, 94], регрессионными моделями [35, 43, 109, 112] и аналитическими зависимостями. К числу последних можно отнести формулу, предложенную Ефремовым И.С. [27]: ПВ = П (ЛВХОД + ЛВЫХОДКер Ч, (1.25) где tПВ - время обслуживания, с; tП - время посадки-высадки одного пассажира, с; АВХОД, АВЫХОД – число пассажиров, осуществляющих вход и выход соответственно; кнер - коэффициент неравномерности входа-выхода пассажиров по дверям автобуса (для автобусов было рекомендовано значение 1,2); ид - количество дверей МТС.
Исследованиями ПС ОП занимались не только отечественные, но также и зарубежные специалисты. Наиболее известными являются работы чилийского специалиста Родриго Фернандеса (R. Fernandez) [113-116], а также американское фундаментальное руководство по организации дорожного движения Highway Capacity Manual 2000 (HCM 2000) и его редакция за 2010 год (HCM 2010) [118,121].
Fernandez R. [113] рассчитывает ПС ОП следующим образом: 3600и Qb = п (1.26) s — + tb где Qb – абсолютная ПС ОП, авт/ч; n – число мест обслуживания, ед; s – «поток насыщения» [30, 121] ГПТ, авт/с; tb – среднее время занятости одного места обслуживания автобусом, с. На параметры tb и n оказывает влияние: схема функционирования ОП (линейная – рисунки 1.5 и 1.6 или нелинейная – рисунок 1.8), наличие на ОП возвышений посадочной площадки и других технический устройств, снижающих время на обслуживание пассажиров, особенности организации платы за проезд, наличие светофорного регулирования вблизи ОП. Также R. Fernandes отмечает влияние на ПС ОП такого фактора, как рассредоточение пассажиров в зоне ОП.
Методика HCM 2000 [118] предлагает рассчитывать ПС ОП по следующей формуле: 3600 t +1 Wc)+ z c t Bs=Neb-Bbb=Neb- (G/\ , (1.27) где Bs - ПС ОП, ед/ч; Bbb - ПС одного машино-места, ед/ч;ЫеЬ - коэффициент снижения ПС при наличии на ОП нескольких мест; G - время цикла светофора, с; С - время работы разрешающего сигнала светофора, с; tc- время, затрачиваемое на убытие с ОП, с; za - коэффициент, учитывающий возможность отказа автобусу в обслуживании; td -время обслуживания пассажиров, с; Cv - коэффициент вариации времени td.
Рассмотрим более подробно составляющие выражения (1.27). Время посадки и высадки пассажиров (dwell time) td (с): с1= аРа+ ЬРЬ+ ос, (1.28) где ta и tb - соответственно время высадки и посадки пассажира, с; Ра и Рь - соответствующее число этих пассажиров, чел; tос- время открытия-закрытия дверей, с. Так как время посадки и высадки пассажиров связано с количеством, размерами и расположением дверей, в руководстве НСМ приводятся следующие данные (Таблица 1.3). Учитывая случайную природу времени простоя автобусов на ОП и, как следствие, изменчивость ПС, в выражение (1.27) был введен коэффициент Cv, вычисляемый как отношение среднеквадратичного отклонения (СКО) времени простоя автобусов к его математическому ожиданию. В руководстве НСМ 2000 приводятся изменения значений данного коэффициента (Cv =40К80%).
Построение имитационной модели остановочного пункта
Как можно видеть из таблицы 2.2, с ростом числа мест обслуживания наблюдается тенденция к снижению эффективности их использования. При этом ОП с карманом показывают немногим более высокую эффективность, что, по мнению автора, связано с повышением доступа к любому из мест обслуживания по крайней полосе. Однако эффективность кармана оказалась все же не такая существенная, как например, в руководстве НСМ 2000 (Таблица 1.5). Это связано с тем, что в Нижнем Новгороде МТС часто не заезжают в остановочный карман или заезжают в него частично [55].
Перед тем, как рассматривать сложные схемы ОП при непостоянном числе мест обслуживания, рассмотрим простейшую модель с работой на маршруте од-номарочного (или однотипного) подвижного состава. Представим ОП, способный вместить лишь один автобус. Каждое МТС тратит на поступление, обслуживание и убытие с ОП некоторое время. Обозначим его 2 з (суммарная задержка МТС на ОП). ПС такого ОП будет максимальной, если на место убывшего автобуса сразу же поступит следующий. Поэтому сделаем допущение, что на нашем ОП есть очередь неограниченной длины.
Теперь представим, что ОП способен вместить одновременно несколько автобусов. В результате для каждого места обслуживания начнут возникать дополнительные простои, связанные с взаимными помехами между одновременно обслуживающимися автобусами. Например, на рисунке 2.4 представлена ситуация, когда прибывший на ОП первым автобус уже убыл, а второй еще обслуживается. На ОП с возможностью маневрирования это приведет к дополнительным задержкам времени, связанным с необходимостью совершения маневра по опережению впередистоящего транспортного средства. В аналогичной ситуации, но уже для ОП без возможности маневрирования задержки времени будут связаны с простоем первого места обслуживания (Рисунок 2.1). Таким образом, ПС для двух и более мест обслуживания будет равна: ПСоп==kнNМ, (2.3) где NМ - число мест для одновременного обслуживания (два и более); кн - коэффициент неэффективности использования нескольких мест обслуживания. Исследования, проводимые в области функционирования ОП [21, 30, 118], показывают, что при линейной схеме функционирования ОП ПС последнего растет непропорционально числу мест на ОП. По этой причине, на практике и в научной литературе не рекомендуется проектировать ОП более чем на 3-5 мест. В действующих моделях это учитывается коэффициентом неэффективности использования соответствующего числа мест - кн (может обозначаться по-разному). В ряде источников [21, 27, 30, 118] коэффициенты кн, полученные экспериментальным путем, являются постоянными и затабулированными. По результатам комплексного исследования было установлено, что кн не является постоянной величиной, а зависит от ряда факторов, а само снижение ПС при числе мест на нем более одного происходит по двум основным причинам: S временные потери ґконф каждого из мест обслуживания из-за взаимных помех и конфликтов между автобусами; S уменьшение числа мест за счет неэффективного их использования, например, в ситуации остановки автобуса прямо при въезде на ОП. В ходе изучения технологии работы МТС на ОП в рамках их комплексного исследования были выявлены несколько ситуаций неэффективного использования мест обслуживания: 1. Остановка транспорта не в начале ОП, и тем самым уменьшение возможного числа мест. На рисунке 3.18 автобус остановился не в начале ОП, тем самым вместо двух мест обслуживания осталось одно. Также были выявлены ситуации, когда автобусы останавливались сразу при въезде на ОП, игнорируя находящиеся впереди 2-3 свободных места. 2. Рассредоточение автобусов внутри ОП, когда вместо возможных трех на ОП обслуживается всего 2 автобуса. 3. Игнорирование свободного места на ОП из-за того, что для поступления на него необходимо совершать маневр по опережению впередистоящего МТС. Следовательно, коэффициент кн можно разбить на две составляющие: K=kнt-kнм, (2.4) где kнt - коэффициент, учитывающий снижения ПС за счет временных потерь из-за взаимных помех и конфликтов между автобусами; кнм - коэффициент, учитывающий снижения ПС из-за неэффективного использования мест обслуживания.
Коэффициент kнt удобно представить в виде соответствующего параметра ґконф, характеризующего потери времени местами обслуживания при работе нескольких автобусов на ОП. Таким образом, модель ПС ОП (2.3) для однотипного подвижного состава может быть записана как: Рассмотрим теперь структуру задержек з (с): 2Х = доп + од + обсл + ПвО + зд + уб, (2.6) где ґдоп - дополнительное время, требуемое для поступления (смены) МТС на ОП, с; /од - время, затрачиваемое на открытие дверей МТС, с; ґобсл - время обслуживания (посадка-высадка пассажиров), с; tПвО - время «простоя в ожидании», с; зд -время закрытия дверей, с; tуб - время убытия с ОП (при наличии заездного кармана), с.
Таким образом, мы получили модель для определения ПС ОП при постоянном числе мест обслуживания. Теперь необходимо рассмотреть случаи работы на ОП разноклассового подвижного состава, получить закономерности изменения потерь времени ґконф, а также учесть другие факторы.
В первой главе диссертации был проведен обзор действующих методик и подходов к определению ПС ОП. Было отмечено, что все рассмотренные методики ориентированы на одномарочный (или близкий по характеристикам) подвижной состав, при этом ОП представляется в виде определенного и постоянного числа мест для одновременного обслуживания автобусов.
В настоящее время на маршрутах ГПТ российских городов можно встретить разноклассовый подвижной состав, как правило, принадлежащий муниципалитетам (автобусы большого класса, например ЛИАЗ-5256/9) и коммерческим операторам (автобусы малого класса, например ПАЗ-3204/5). Так как эти типы транспортных средств отличаются по многим параметрам, в первую очередь длиной, чисто мест на ОП становится непостоянным. Рассмотрим часто встречающийся на практике пример.
Пусть на ОП, фактическая длина которого составляет 23-25 м., прибывают МТС двух вышеобозначенных классов: ЛИАЗ, длиной 11,4 м и ПАЗ (7 м). Назовем первый, для краткости, автобусом - «А», второй - маршрутным такси «МТ». Сделаем допущение, что tз= 20 с для всех МТС, а k нм = 1 (нет случаев неэффективного использования длины ОП).
В нашем примере ОП может иметь либо 2 места обслуживания, либо 3. Три места будут заняты, если на ОП прибудут 3 маршрутных такси. Во всех остальных случаях ОП сможет вместить только 2 МТС. Можно предположить, что ПС рассматриваемого ОП можно вычислить как математическое ожидание дискретной случайной величины:
Исследование влияния вариации времени обслуживания на ропускную способность остановочного пункта без маневрирования
Как уже было сказано в разделе 2.1, в модели с маневрированием мы вне зависимости от наличия или отсутствия заездного кармана считаем, что каждое МТС после окончания обслуживания не дожидается освобождения ОП другими автобусами, а сразу совершает маневр по опережению впередистоящего автобуса. Поступление МТС на ОП также происходит с помощью маневра на любое свободное место. Данные ситуации представлены для ОП с карманом на рисунке 2.4, а для ОП без заездного кармана на рисунке 2.3.
Можно предположить, что для ОП с маневрированием вариация времени обслуживания не будет играть существенной роли, так как закончившее обслуживание МТС не дожидается других, находящихся в данный момент на ОП, автобусов, а сразу начинает маневр по убытию с ОП.
В отличие от ОП без маневрирования, где мы смогли применить математический аппарат для описания процессов функционирования, на рассматриваемых ОП использование чисто математического подхода крайне затруднительно. Это связано с более сложной схемой функционирования, когда важную роль начинает играть физическое взаимодействие автобусов, создающих взаимные помехи друг другу. То есть имеем ситуацию, в которой важнейшим фактором, влияющим на ПС, является задержка автобуса на ОП из-за помех со стороны других автобусов. Учесть и проанализировать эту задержку позволяет подход, основанный на использовании имитационного моделирования.
Таким образом, дальнейшее исследование ОП с маневрированием будет основано на уже рассмотренной в разделе 2.4 ИМ.
Перед тем, как привести результаты моделирования, рассмотрим составляющие времени задержки автобуса на ОП с маневрированием. Каждый автобус, поступающий на ОП, тратит время на опережение впередистоящего МТС – tмп , движение в зоне ОП – tдвиж , смену полосы движения для занятия свободного места на ОП – tзм . Далее после открытия дверей, посадки-высадки пассажиров, «про 66 стоя в ожидании» и закрытия дверей, МТС тратит время на убытие с ОП - tуб.
Также на каждом из этих этапов возможны дополнительные задержки, связанные с помехами со стороны других автобусов - ґконф. Таким образом, суммарная задержка: 1 з + конф = + ( движ + 0+ ( од + обсл + ПвО + 0+ Ґуб + конф . (3.4) Разберем эти составляющие чуть подробнее. Исключим из рассмотрения группу задержек, связанных с посадкой и высадкой пассажиров (отделена скобками), так как во всех случаях она одинакова.
Задержка tмп имеет место на ОП без кармана, но с маневрированием и возникает из-за необходимости совершить маневр для занятия свободного места при занятом последнем месте обслуживания. Такая ситуация уже была представлена на рисунке 2.3. Эта задержка ничем не отличается от задержки убытия и может быть вычислена по аналогичной с ней формуле (3.1): (NМ-1) (3.5) tмп = 0,003 N + 0,056 Q + 6,53 А М j Если ОП имеет заездной карман, то данная задержка отсутствует, так как поступление автобусов из очереди осуществляется с соседней полосы (Рисунок 2.4).
Следующие две составляющие tдвиж и tзм также объединены скобками, потому что являются постоянными для заданного числа мест и в сумме представляют собой уже известную величину tдоп . Так как на ОП с маневрированием для поступления автобусов на каждое из мест обслуживания требуется разное время, величина tдоп (Таблица 2.1) должна определятся как среднее от этих времен.
Задержка tуб рассматривалась в разделе 3.2. Осталась последняя, самая непредсказуемая и сложная в изучении составляющая – tконф . Чтобы вычислить эту составляющую предварительно для заданного числа мест обслуживания, запускалась ИМ с целью нахождения затрат времени на движение tдвиж . Время tзм принималось равное 6 с по результатам натурных экспериментов (Раздел 2.1). Время маневрирования tмп и время убытия t б высчи тывались по уже имеющимся формулам.
Выше отмечалось, что на время ґконф будет оказывать влияние среднее время обслуживания (включая открытие и закрытие дверей) и время, затрачиваемое на убытие с ОП. Посмотрим на результаты моделирования (Таблица 3.6) для ОП с карманом и тремя местами обслуживания для двух типов МТС - ЛИАЗ-5256 (Q = 110 чел) и
Итак, увеличение среднего времени обслуживания приводит к снижению потерь времени, так как вероятность взаимных помех между автобусами при длительном простое на ОП снижается. Составляющие времени убытия (интенсивность потока на соседней полосе и класс МТС) напротив увеличивают потери времени, ведь чем дольше автобус маневрирует, тем с большей вероятностью он создаст помеху для соседнего транспортного средства.
Проведем регрессионный анализ полученных данных (Таблица 3.7). Из таблицы можно видеть, что полученное уравнение регрессии характеризуется близ 68 ким к единице коэффициентом детерминации и значением критерия Фишера существенно большим теоретического, что говорит о высокой значимости модели. Таблица 3.7 – Результаты регрессионного анализа (Nм=3)
В большинстве расчетных моделей, представленных в главе 1, в числителе встречается коэффициент, числовое значение которого 3600 (секунд в часе) предполагает доступность ОП для МТС в течение всего часа. Однако в реальности встретить такой ОП затруднительно, так как доступность ОП для поступления автобусов существенно ограничивается регулируемыми светофорами пересечениями, которые в большом количестве присутствуют в дорожной сети любого населенного пункта. Их влияние на ПС выражается в перекрытии доступа на ОП транспорта во время действия запрещающего сигнала светофора, в результате чего автобусы скапливаются перед остановкой и поступают на неё группами («пачками» [29, 31, 46]). В результате нагрузка на ОП становится циклической (ОП максимально загружен во время разрешающего сигнала и не используется при запрещающем).
Согласно результатам комплексного исследования, проведенного в разделе 2.1, ОП в Н. Новгороде располагаются в основном за регулируемым пересечением (Рисунок 3.13). В меньшей степени ОП располагаются перед пересечением. Также встречаются ОП, фактически разделяемые пополам регулируемым пересечением, но их процент незначителен. Ввиду преобладания в общей массе ОП первого и второго типов, в дальнейшем будут рассмотрены именно они.
Рисунок 3.13 – Схема ОП после регулируемого пересечения Рассмотрим ОП, имеющий NМ мест обслуживания (например, два) и расположенный непосредственно после регулируемого пересечения (Рисунок 3.13). Пусть время цикла светофора С = 120 с, а время действия разрешающего сигнала G = 60 с. Суммарная задержка автобуса на ОП з + = 25 с.
Стоит напомнить, что ПС ОП будет максимальной, если на освободившееся место сразу же будет готов поступить автобус из очереди. Следовательно, при дальнейших рассуждениях исходим из допущения, что такой автобус или группа автобусов имеется, то есть перед ОП есть очередь.
Результаты анализа влияния месторасположения остановочного павильона на пропускную способность
Блок-схема методики расчета ПС ОП На первом этапе методика предлагает определить, для какого ОП будет выполняться расчет, уже существующего или еще только проектируемого? Для действующего ОП геометрические параметры уже известны и можно сразу приступать к расчету ПС. В противном же случае, когда ОП только проектируется, длина является неизвестной, поэтому в методике осуществляется пошаговое увеличение длины ОП с подсчетом ПС. В остальном действия не отличаются. Поэтому приводить аналогичную рисунку 4.13 блок-схему для вновь проектируемых ОП нет необходимости. Далее будем рассматривать случай с уже существующим ОП. После выбора ОП (существующий или новый) производится ввод исходных данных: пассажирообмен ОП, смещение остановочного павильона, интенсивность движения автобусов с указанием типа и марки (в случае работы нескольких классов МТС приводятся все их типы и процент в общем потоке), наличие светофора (до или после ОП), его удаленность и длительности сигналов, наличие или отсут 103 ствие кармана, интенсивность движения по соседней полосе индивидуального транспорта и др.
Так как расчет числа мест на ОП является во многом определяющим для итогового значения ПС, на следующем шаге необходимо определить эффективную длину ОП. Как отмечалось в разделе 3.5, длина участка, отведенного для ОП, используется неэффективно, если остановочный павильон существенно смещен относительно начала ОП (Рисунок 3.18). Анализируя смещение павильона относительно начала ОП, рассчитываем эффективную длину ОП (4.3).
Далее необходимо найти число мест обслуживания. В случае однотипного (одномарочного) подвижного состава число мест легко находится по формуле (4.4). В случае же разноклассового подвижного состава необходимо предварительно определить все возможные комбинации транспортных средств, способные разместиться внутри длины Lэфф и сформировать гипотезы Я. (Раздел 2.3). Далее находятся вероятности соответствующих гипотез pyHJ. Так как число мест обслуживания (если оно отлично от единицы) не используется полностью, необходимо полученное число мест NМ умножать на коэффициент kнм (Таблица 2.2).
После нахождения числа мест на ОП определяются составляющие задержки автобуса: время посадки-высадки пассажиров (Таблица 3.3) и время на поступление автобусов (Таблица 2.1). В случае если рассматриваемый ОП является одним из ключевых в городе, то на нем, вероятно, будет наблюдаться ПвО, время которого должно быть прибавлено к общей задержке и рассчитано только для МТС коммерческих операторов по формулам (4.5) или (4.6).
Следующим этапом идет определение типа ОП (с карманом или без) и особенностей функционирования (с маневрированием или без него). Как было отмечено в разделе 2.1, при приближении интенсивности транспорта к пределу ПС водители автобусов в основном придерживаются такой стратегии, которая позволит им максимально быстро покинуть ОП. То есть в случае помех со стороны других автобусов, в зависимости от определенных условий, они будут либо совершать маневр по опережению впередистоящего МТС, либо будут ожидать окончания его обслуживания. Этим условием является конфликтное время, то есть среднее время, которое каждый автобус тратит по причине помех со стороны других транспортных средств. Это время, как показано в разделе 3.3, принципиально различается в зависимости от схемы функционирования ОП. В случае отсутствия маневрирования на конфликтное время главное влияние оказывает СКО времени обслуживания, а для ОП с маневрированием – время убытия и среднее время обслуживания (включая открытие и закрытие дверей). Таким образом, согласно методике необходимо предварительно рассмотреть оба варианта функционирования ОП, найти для каждого из них время tконф . Для ОП без маневрирования расчет ведется по данным таблицы 3.5, а для ОП с маневрированием – по данным таблицы 3.8. Принимается тот режим функционирования, при котором суммарные задержки (2.7, 2.8) окажутся меньше.
Серьезное влияние на ПС ОП оказывают регулируемые пересечения (Раздел 3.4). Они могут быть расположены непосредственно до или после ОП, на некотором удалении от него, а также ОП может находиться в зоне влияния сразу двух регулируемых пересечений. Однако, несмотря на наличие регулируемого пересечения в зоне ОП, его влияние может быть нивелировано. Поэтому предварительно нужно проверить условие отсутствия влияние регулируемого пересечения на ПС ОП (3.12-3.13 или 3.22). В случае если условие отсутствия влияния выполняется, расчет ПС необходимо проводить по формуле (2.13). В противном случае регулируемое пересечение будет оказывать влияние на ПС, поэтому расчет последней нужно вести по формулам (3.15 и 3.24).
Определив ПС ОП, необходимо сравнить её с интенсивностью потока общественного транспорта. Однако даже если ПС оказывается больше интенсивности движения, нет гарантии, что ОП будет обеспечивать качественную и безопасную работу автобусов. Как будет показано в разделе 4.5, при равенстве ПС и интенсивности транспорта будет наблюдаться очередь бесконечной длины. Таким образом, необходимо определить такой уровень загрузки ОП (коэффициент загрузки системы), при котором будет достигнут заданный уровень обслуживания. Вопрос определения допустимой интенсивности транспорта рассматривается в следующем подразделе. Расчет интенсивности ведется по данным таблицы 4.10 и формулам (4.12), (4.15), (4.18). На этом расчет ПС заканчивается. На экран выводится результаты расчета ОП (Рисунок 4.14).
Если ПС оказывается недостаточной для обслуживания потока ГПТ заданной интенсивности, то в первую очередь необходимо просто установить остановочный павильон ближе к началу ОП, чтобы более полно использовать уже имеющуюся длину. Если остановочный павильон уже расположен максимально близко к началу ОП и ПС при этом все равно оказывается недостаточной, то необходимо увеличить длину ОП на одно место для однотипного парка ГПТ. В случае же разноклассового ГПТ увеличение длины должно сопровождаться увеличением числа мест хотя бы для одной из комбинаций МТС. Повторяя расчет для нового числа мест, снова проверяем условие достаточности ПС. Эта процедура может быть продолжена до момента, когда число мест для любой из комбинаций автобусов не станет равной пяти (для одномарочного подвижного состава до четырех). В этом случае дальнейшее увеличение числа мест признается нецелесообразным, и необходимо разнести рассматриваемый ОП на два, а возможно и три отдельных ОП (обычно по направлениям маршрутов движения). Расчет для каждого из этих отдельных ОП повторяется заново.