Авторизация
+7 (812) 702-13-35

«Зелёная волна» – методика обеспечения безостановочного движения транспорта за счёт согласованного последовательного включения зелёного сигнала светофора на перекрёстках (также называется координированным управлением).

Зеленая волна

В настоящее время для анализа и оптимизации движения транспортных потоков требуются инновационные инструменты, основанные на гибких математических моделях, позволяющие достичь высокого результата с наибольшей эффективностью.

Существуют различные задачи и трудности, возникающие при организации «зелёной волны», которые в современных условиях успешно решаются с помощью специализированных компьютерных программных продуктов. Такие программы могут учитывать разброс скоростей в транспортном потоке, трансформацию группы автомобилей по мере её движения по перегону и другие факторы; при оптимизации используются такие критерии эффективности, как транспортная задержка, число остановок транспортных средств, расход топлива, экологические показатели, потери времени пассажирами маршрутных транспортных средств или комплексные критерии.

Кроме того, такой современный подход к организации «зелёной волны» позволяют с меньшими трудозатратами создать несколько вариантов координированного управления для различных транспортных ситуаций, координированное управление на сети (при замкнутой координации или пересечении нескольких магистралей). Существуют решения, которые позволяют обеспечить включение в действие той программы координации, которая соответствует условиям движения в данный период времени, и провести местную корректировку для того, чтобы «подогнать» программу к существующей в данный момент реальной транспортной ситуации с использованием транспортных детекторов, а также делать транспортный прогноз на несколько (десятков) минут вперёд, что в свою очередь позволяет избежать нежелательных последствий развития какой-либо ситуации, оказывая влияние на транспортную систему в целом.

В основу методов расчета таких программ положены математические модели, достаточно точно отражающие процесс движения групп автомобилей при координированном управлении, а также в других условиях движения. Сущность расчёта заключается в направленном переборе вариантов, в результате чего находят управляющие параметры (сдвиг включения зелёных сигналов, цикл регулирования и распределение длительностей фаз внутри цикла), соответствующие минимуму (или максимуму) принятого в расчёте критерия эффективности.

Моделирование «зелёной волны»

В общем случае работы по моделированию «зелёной волны» включают в себя следующие этапы:

Сбор исходных данных для моделирования: подробная информация об улично-дорожной сети (ширина и количество полос движения); число перекрёстков для координированного управления и расстояния между ними; интенсивность транспортных потоков, прибывающих к каждому перекрёстку, и их распределение по направлениям; потоки насыщения для прямого и пересекающего направлений; расчётная скорость для каждого перегона; интенсивность пешеходов на пересечениях проезжих частей; состав транспортного потока.

  • Создание сети дорог с базовой организацией дорожного движения.
  • Задание  исходного режима регулирования на регулируемых перекрестках.
  • Определение транспортных и пешеходных потоков, распределение их по направлениям.
  • Оптимизация работы светофоров на каждом перекрёстке и их корректировка с учётом координации движения – определение сдвигов.
  • Создание при необходимости адаптивного алгоритма управления сигнальными программами.
  • Оценка эффективности внедрения системы с помощью различных показателей.

 

Примерами подобных работ по моделированию внедрения и оптимизации «зелёной волны» могут быть следующие проекты:

Разработка схемы организации дорожного движения для фрагментов улично-дорожной сети города Калуги.

 

Зеленая волна

Основы координированного управления  (управлением по принципу «зелёной волны»)

Организация согласованной смены сигналов на группе перекрёстков, осуществляемая в целях уменьшения времени движения транспортных средств в заданном районе, называется координированным управлением (управлением по принципу «зелёной волны»). В этом случае, как правило, используется системное управление.

Принцип координации заключается во включении на последующем перекрестке по отношению к предыдущему зелёного сигнала с некоторым сдвигом, длительность которого зависит от времени движения транспортных средств между этими перекрёстками. Таким образом, транспортные средства следуют по магистрали (или какому-либо маршруту движения) как бы по расписанию, прибывая к очередному перекрёстку в тот момент, когда на нём в данном направлении движения включается зелёный сигнал. Это обеспечивает уменьшение числа неоправданных остановок и торможений в потоке, а также уровня транспортных задержек.

Для организации координированного управления необходимо выполнение следующих условий: наличие не менее двух полос для движения в каждом направлении; одинаковый или кратный цикл регулирования на всех перекрёстках, входящих в систему координации; транзитность потока должна быть не менее 70 %; расстояние между соседними перекрёстками не должно превышать 800 м.

Существует множество трудностей, которые возникают при организации «зелёной волны». Например, выбор расчетной скорости движения, распад группы автомобилей на длинных перегонах, наличие внегрупповых автомобилей, изменение условий и интенсивностей движения в различные периоды времени, организация левых поворотов по магистрали с координацией и другие. Реальное влияние этих факторов зачастую можно оценить только после внедрения системы, поэтому в процессе эксплуатации этой системы программа координации требует своей дальнейшей доработки.

Показателем эффективности работы «зелёной волны» является степень снижения времени проезда автомобиля от начального до конечного пункта магистрали, на которой внедрена система координации. Также показателями могут служить относительная ширина ленты времени и коэффициент безостановочной проходимости.

 

Современные методы расчёта программ координации

Для более эффективного создания программ координации используют специализированные компьютерные программные продукты. Такие программы могут учитывать разброс скоростей в транспортном потоке, трансформацию группы автомобилей по мере её движения по перегону и другие факторы; при оптимизации используются такие критерии эффективности, как транспортная задержка, число остановок транспортных средств, расход топлива, экологические показатели, потери времени пассажирами маршрутных транспортных средств или комплексные критерии. Кроме того, такой современный подход к организации «зелёной волны» позволяют с меньшими трудозатратами создать несколько вариантов координированного управления для различных транспортных ситуаций, координированное управление на сети (при замкнутой координации или пересечении нескольких магистралей). Существуют решения, которые позволяют обеспечить включение в действие той программы координации, которая соответствует условиям движения в данный период времени, и провести местную корректировку для того, чтобы «подогнать» программу к существующей в данный момент реальной транспортной ситуации с использованием транспортных детекторов.

В основу методов расчета таких программ положены математические модели, достаточно точно отражающие процесс движения групп автомобилей при координированном управлении, а также в других условиях движения. Сущность расчёта заключается в направленном переборе вариантов, в результате чего находят управляющие параметры (сдвиг включения зелёных сигналов, цикл регулирования и распределение длительностей фаз внутри цикла), соответствующие минимуму (или максимуму) принятого в расчёте критерия эффективности.

Для подобных целей также рассматриваются математические модели имитационного моделирования транспортных (и пешеходных) потоков, которые позволяют использовать их не только для расчета планов координации, но и для моделирования дорожного движения по сети городских улиц с достаточно высокой точностью. При этом в процессе моделирования исследуются все возможные типы пересечений (регулируемые с различными длительностями циклов, с адаптивным управлением, входящие или не входящие в систему координации, нерегулируемые, круговые пересечения, пересечения в разных уровнях), а также пешеходные переходы, въезды-выезды в гаражи и на стоянки и т.п. Результаты моделирования позволяют получить количественную и качественную оценку различных методов организации дорожного движения.

Наиболее прогрессивные программные продукты моделирования транспортных потоков позволяют не только оценивать и корректировать существующие условия движения, но и на основе статической транспортной модели делать прогноз транспортной ситуации на несколько (десятков) минут вперёд, что в свою очередь позволяет избежать нежелательных последствий развития какой-либо транспортной ситуации, оказывая влияние на транспортную систему в целом.

 

Моделирование «зелёной волны»

В общем случае работы по моделированию «зелёной волны» включают в себя следующие этапы:

1.   Сбор исходных данных для моделирования: подробная информация об улично-дорожной сети (ширина и количество полос движения); число перекрёстков для координированного управления и расстояния между ними; интенсивность транспортных потоков, прибывающих к каждому перекрёстку, и их распределение по направлениям; потоки насыщения для прямого и пересекающего направлений; расчётная скорость для каждого перегона; интенсивность пешеходов на пересечениях проезжих частей; состав транспортного потока.

2.   Создание сети дорог с базовой организацией дорожного движения.

3.   Задание  исходного режима регулирования на регулируемых перекрестках.

4.   Определение транспортных и пешеходных потоков, распределение их по направлениям.

5.   Оптимизация работы светофоров на каждом перекрёстке и их корректировка с учётом координации движения – определение сдвигов.

6.   Создание при необходимости адаптивного алгоритма управления сигнальными программами.

7.   Оценка эффективности внедрения системы с помощью различных показателей.