Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Координированным управлением называется согласованная работа ряда светофорных объектов с целью сокращения задержки транспортных средств.

Принцип координации заключается во включении на последующем перекрестке по отношению к предыдущему зеленого сигнала с некоторым сдвигом, длительность которого зависит от времени движения транспортных средств между этими перекрестками. Таким образом, транспортные средства следуют по магистрали как бы по расписанию, прибывая к очередному перекрестку в тот момент, когда на нем в данном направлении движения включается зеленый сигнал.

Возможность такой координации работы светофорных объектов позволила в свое время назвать этот способ управления «зеленой волной». Этот термин и в настоящее время достаточно широко используется в отечественной и зарубежной практике.

В нашей стране координированное управление было впервые успешно реализовано в 1955 г. в Москве на участках Садового кольца с пятью светофорными объектами. В настоящее время этот способ управления широко применяется почти во всех крупных городах и является основным алгоритмом, реализуемым в рамках АСУД.

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 перекрестках, входящих в систему координации; транзитность потока должна быть не менее 70%; расстояние между соседними перекрестками не должно превышать 800 м.

1. Выбор исходных данных

1.1 Схема магистрали

1.2 Параметры магистрали

Ширина 14 м, L_А=340 м, L_Б=380 м, L_В=300 м, I_А=9 м, I_Б=6 м, I_В=6 м, I_Г=9 м;

Число сторон перекрестков А=4, Б=4, В=4, Г=4;

Продольные уклоны i_A=+3 %, i_Б= - 3 %, i_В=+3 %, i_Г= 0 %;

Интенсивность движения на магистрали N_O=1100 ед/ч;

Интенсивность движения на пересечениях, ед/ч:

А) N_a=280 ед/ч, N_b=210 ед/ч, N_c=100 ед/ч;

Б) N_a=220 ед/ч, N_b=280 ед/ч, N_c=190 ед/ч;

В) N_a=180 ед/ч, N_b=210 ед/ч, N_c=160 ед/ч;

Г) N_a=350 ед/ч, N_b=210 ед/ч, N_c=180 ед/ч;

Расчетная скорость на магистрали - 50 км/ч.

2. Расчет светофорных циклов на перекрестках магистрали

Данный расчет определяет длительность промежуточного и вспомогательного тактов, а также длительность самого цикла. При построении системы координированного управления применяются, как правило, двухфазные циклы.

2.1 Определение потоков насыщения

Эти потоки определяются для всех направлений перекрестка в каждой фазе.

Определение потоков насыщения М, ед./ч, проводят по эмпирическому методу, когда при движении из полосы поток насыщения равен:

-в прямом направлении

М _прямо = 525•В_ПЧ ,

где В_ПЧ - ширина проезжей части в данном направлении, данной фазы, м.

Для случая движения ТС прямо, а также налево и (или) направо по одним и тем же полосам движения, если интенсивность лево- и правоповоротного потоков составляет более 10% от общей интенсивности движения в рассматриваемом направлении данной фазы, поток насыщения, полученный по формуле (5.1) корректируют:

М_ск = М_прямо•100/(а+1,75b+1,25c).

где а, b, с - интенсивность движения ТС соответственно прямо, налево и направо в процентах от общей интенсивности в рассматриваемом направлении данной фазы регулирования.

2.2 Расчет длительности промежуточного такта

Длительность промежуточного такта tп1 , с, определяется по формуле:

, с

где V_A - средняя скорость транспортных средств при движении на подходе к перекрестку и в зоне перекрестка без торможения, км/ч,

a_T- среднее замедление транспортных средств при включении запрещающего сигнала, a_T = 3-4 м/с,

l₁- расстояние до ДКТ, м,

l_A - длина транспортного средства, наиболее часто встречающегося в потоке, l_A = 6 м

Рассчитанная длятельность промежуточного такта округляется до целого числа секунд и должна удовлетворять условию:

3с?t_пр?4с.

В период промежуточного такта заканчивают движение и пешеходы, ранее переходившие улицу на разрешающий сигнал светофора. Время, которое потребуется для этого пешеходу определяется по формуле:

t_П1(пеш)=В_пеш/(4V_пеш).

где V_пеш - расчетная скорость движения пешеходов, V_пеш= 1,3 м/с².

2.3 Расчет фазовых коэффициентов

Определение фазовых коэффициентов. Фазовые коэффициенты определяют для каждого направления движения на перекрестке в данной фазе регулирования:

y₁=N₁/M₁,

где N₁ и M₁- соответственно интенсивность движения и поток насыщения в данном направлении данной фазы регулирования, ед./ч.

Для каждой из двух фаз регулирования выбирается максимальное значение фазового коэффициента и находится их сумма:

.

2.4 Определение длительности цикла и основных тактов

Длительность цикла Т_ц, с, определяется по формуле:

Т_ц= (1,5•Т_П+5)/(1-Y),

- сумма промежуточных тактов за n фаз, с.

- сумма фазовых коэффициентов

По требованиям ГОСТ 23457-86 длительности цикла светофорного регулирования должна лежать в пределах:

25с?t_п?120с

Длительность основного такта в данной фазе t₀, c, регулирования пропорциональна расчетному фазовому коэффициенту этой фазы и равна

t₀₁=(( Т_ц -T_П)•y₁)/Y₁,

где y₁ - фазовый коэффициент в данной фазе регулирования

Расчетную длительность основных тактов необходимо проверить на обеспечение ими пропуска в соответствующих направлениях пешеходов.

Время, необходимое для пропуска пешеходов по какому-либо определенному направлению, рассчитывают по формуле:

t_пеш=5+В_пеш/V_пеш.

Если какое-либо значение t_пш оказалось больше рассчитанной по формуле длительности соответствующих основных тактов, то окончательно принимают новую уточненную длительность этих тактов, равную наибольшим значениям t_пш.

2.5 Выбор ключевого перекрестка

Для технической реализации координированного управления движением на магистрали необходимо выполнить ряд условий, одним из которых является одинаковая длительность цикла на всех перекрестках. Для выполнения этого требования выбирается саамы длительный светофорный цикл. Перекресток магистрали, имеющий такой цикл, называется ключевым. Этот цикл будет оптимальным только для ключевого перекрестка, для остальных он будет избыточным, в результате чего возможны заторы на второстепенных дорогах.

2.6 Расчет светофорного цикла на перекрестке А

М_прям1 = 525•7= 3675 ед/ч;

М_прям2 = 525•7= 3675+9%=4005,75 ед/ч;

М_{прям.вт1,2} = 525•4,5= 2363 ед/ч;

М_ск1,2= 2363•100/(47,5+1,75•35,6+1,25•16,9)=1804 ед/ч;

t_{п (пеш)}= 14/(4•1,3)= 2,69 с;

t_п=4 с

у₁= 1100/3675=0,3;

у₂= 1100/4005,75=0,28;

у_3,4= 590/1804=0,33;

У=0,3+0,33=0,63;

Т_ц=(1,5•8+5)/(1-0,63)=46 с

2.7 Расчет светофорного цикла на перекрестке Б

М_прям1 = 525•7= 3675-9%=3344,25ед/ч;

М_прям2 = 525•7= 3675-9%=3344,25 ед/ч;

М_прям3,4 = 525•3,5= 1837,5 ед/ч;

М_ск3,4= 1837,5•100/(31,9+1,75•40,6+1,25•27,5)= 1338 ед/ч;

t_{п (пеш)}= 14/(4•1,3)= 2,69 с;

t_п=4 с;

у₁= 1100/ 3344,25=0,33;

у₂=1100/3344,25 =0,33;

у_3,4 =690/1338=0,52;

У=0,33+0,52=0,85;

Т_ц=(1,5•8+5)/(1-0,85)=114 с;

t₀₁= ((114 - 8)•0,33)/0,85 =42 с;

t₀₂= ((114 - 8)•0,52)/0,85 =64 с;

t_пеш1= 5+9/1,3= 12 с;

t_пеш2= 5+14/1,3= 16 с.

Принимаем t₀₁=42 с; t₀₂=64 с; Тогда Т_ц=114 с.

2.8 Расчет светофорного цикла на перекрестке В

М_прям1 = 525•7= 3675+9%=4005,75 ед/ч;

М_прям2= 525•7= 3675+9%=4005,75 ед/ч;

М_прям.3,4 = 525•3= 1575 ед/ч;

М_ск3,4= 1575•100/(28,6+1,75•46+1,25•25,4)= 1118,2 ед/ч;

t_{п (пеш)}= 14/(4•1,3)= 2,69 с;

t_п=4 с;

у₁= 1100/ 4005,75=0,28;

у₂= 1100/4005,75=0,28;

у_3,4= 630/1118,2=0,56;

У=0,28+0,56=0,84;

Т_ц=(1,5•8+5)/(1-0,84)=107 с.

2.9 Расчет светофорного цикла на перекрестке Г

М_прям1 = 525•7= 3675-9%=3344,25 ед/ч;

М_прям2 = 525•7= 3675 ед/ч;

М_прям3,4 = 525•4,5= 2362,5 ед/ч;

М_ск3,4= 2362,5•100/(47,3+1,75•28,4+1,25•24,3)= 1854,8ед/ч;

t_{п (пеш)}= 14/(4•1,3)= 2,69 с;

t_п=4 с;

у₁= 1100/ 3344,25=0,33;

у₂= 1100/3675=0,3;

у_3,4= 740/1854,8=0,4;

У=0,3+0,4=0,7;

Т_ц=(1,5•8+5)/(1-0,7)=57 с.

За ключевой перекресток выбираем перекресток Б.

3. Построение графика координированного управления

На первом этапе построения графика изображают на миллиметровой бумаге прямоугольную систему координат. Вертикальная ось - путь, горизонтальная - время. Рядом с вертикальной осью вычерчивают план магистрали с соблюдением масштаба.

Масштаб вертикальной оси выражается формулой:

µ_L=L_M/L_Г=1050/210=5

Масштаб горизонтальной оси:

µ_t=(3…4)Т_Ц/L_Г=(114•3)/228=1,5

где L_M - суммарная длина магистрали;

L_M - длина горизонтальной оси графика;

Т_Ц - длительность цикла на ключевом перекрестке.

В выбранной системе координат вправо через границы перекрестков проводят линии параллельные оси времени. Между парой горизонтальных линий, соответствующих ключевому перекрестку, например А, наносят слева направо с соблюдением горизонтального масштаба, повторяющеюся последовательность светофорных сигналов ключевого перекрестка. От начала зеленых сигналов и точек, отстоящих вправо на интервал времени

T_Л=(0,3…0,5)Т_Ц=0,3*114=34,2;

проводят наклонные линии. Тангенс угла наклона этих линий определяется формулой

tg б=(V_a* µ_t)/(3.6* µ_L)=(30*1,5)/(3,6*5)=2,5.

Величина t_Л определяет ширину так называемой «ленты времени». Если ритм движения автомобиля находится внутри этой ленты, то ему гарантируется безостановочное движение.

Лента времени для встречного направления берется такой же ширины, но имеет обратный наклон, определяемый обратный наклон, определяемые по формуле в соответствии с расчетной скоростью обратного движения.

Необходимое условие, которому должна удовлетворять максимальная длительность зеленого сигнала t_{з мах}, выражается формулой

t_{з мах}? Т_Ц-( Т_П+7).

где 7 - равняется минимально возможной длительности основного такта конфликтующего направления, с.

Однако при такой длительности резко возрастает вероятность заторовых состояний на второстепенных улицах.

Варьировать длительность зеленого сигнала на перекрестках можно следующими путями: изменение ширины ленты времени; изменением расчетной скорости по всей магистрали или на отдельных ее перегонах.

После построения графика координированного управления необходимо выбрать метод его технической реализации: с помощью единого программно-логического устройства синхронизации (ЕПЛУС) или старт-стопного метода. Для выбранного метода определить из графика величины задержки включения зеленого сигнала (ЕПЛУС) или длительность сигналов светофоров, которую должен отрабатывать контроллер после прихода синхроимпульса (метод старт-стопа).

4. Расчет задержек транспортных средств на подходах к перекресткам

Величина задержек на регулируемом перекрестке определяется по формуле Вебстера:

,

где r - отношение длительности разрешающего сигнала второстепенной дороги к циклу, r=t_O/T_Ц;

N - интенсивность движения транспортных средств по второстепенной дороге;

Х - степень насыщения направления движения.

Степень насыщения направления движения представляет собой отношение среднего числа прибывающих в данном направлении к перекрестку в течение цикла транспортных средств к максимальному числу автомобилей, покидающих перекресток в том же направлении в течение разрешающего сигнала:

,

где N и M - соответственно интенсивность движения и поток насыщения в данном направлении второстепенной дороги, ед/ч;

t_О - длительность разрешающего такта на второстепенной дороге.

Заторовое состояние на перекрестке возникает при х?1. Для обеспечения некоторого резерва пропускной способности следует стремиться к значению х, не превышающему 0,75…0,80. Если перекресток перегружен, то путем применения запрещающих и предписывающих знаков необходимо ограничить движение и возможность маневра. Во временной области задержка считается допустимой, если ее фактическая величина не привосходит длительность основного такта светофора, регулирующего движение на второстепенной дороге.

4.1 Расчет задержек ТС на подходе к перекрестку А

r=t_O/T_Ц=55/114=0,48

с.

4.2 Расчет задержек ТС на подходе к перекрестку Б

r=t_O/T_Ц=64/114=0,56

с.

4.3 Расчет задержек ТС на подходе к перекрестку В

Так как, при значении х>1 на перекрестке возникает заторовое состояние, предлагаю запретить повороты налево и направо, установив предписывающий знак 4.1.1 «Движение прямо».

r=t_O/T_Ц=51/114=0,45

с.

4.4 Расчет задержек ТС на подходе к перекрестку Г

r=t_O/T_Ц=59/114=0,52

с.

5. Нумерация фаз, тактов и группировка ламп светофоров

Фазы светофорного цикла рекомендуется нумеровать в следующем порядке: 1-я фаза соответствует зеленому сигналу светофора по основной магистрали - (2-й основной и 3-й промежуточный такты); 2-я фаза соответствует зеленому сигналу светофора по второстепенной, пересекающей улице - (4-й основной и 1-й промежуточный такты).

Группировка ламп заключается в определении ламп, одновременно горящих в соответствующих тактах, и объединении их в группы. Все светофоры предварительно пронумеровать. Нумерация может выполняться произвольно. Пользуясь принятой нумерацией светофоров и тактов, составляют таблицу распределения ламп по тактам.

Рис. 2. Нумерация транспортных и пешеходных светофоров



Рис. 3. Нумерация фаз и тактов

Рис. 4. Распределение ламп светофоров

координированное управление поток транспорт

Рис. 5. Установка длительности тактов на наборном поле контроллера

Заключение

В ходе выполнения данного курсового проекта мы научились рассчитывать длительность светофорных циклов, а также освоили принцип построения графика координированного управления. При расчете задержек ТС на перекрестках мы выявили, что на перекрестке Б величина задержки превышает длительность основного такта горения светофора. Для ее снижения я предложил запретить левый поворот на перекрестке, после чего уменьшился поток насыщения и величина задержки стала оптимальной.

После выполнения проекта мы освоили принцип реализации метода координированного управления на магистрали.

Размещено на Allbest.ru

...