Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківська національна академія міського господарства

УДК 656.13 + 612.821

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Розподіл транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування

05.22.01 - Транспортні системи

Понкратов Денис Павлович

Харків - 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківській національній академії міського господарства, Міністерство освіти і науки України

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Давідіч Юрій Олександрович, Харківська національна академія міського господарства, кафедра „Транспортні системи і логістика”, доцент

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Данько Микола Іванович, Українська державна академія залізничного транспорту, ректор, м. Харків

кандидат технічних наук, доцент Лановий Олександр Тимофійович, Національний транспортний університет, кафедра „Транспортні системи та маркетинг”, доцент, м. Київ

Провідна установа: Національний авіаційний університет, кафедра „Організація авіаційних перевезень”, Міністерство освіти і науки України, м. Київ

Захист відбудеться „ 22 ” березня 2007 р. о 11.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.089.03 в Харківській національній академії міського господарства за адресою: 61002, м. Харків, вул. Революції, 12

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківської національної академії міського господарства за адресою: 61002, м. Харків, вул. Революції, 12

Автореферат розісланий „ 15 ” лютого 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Линник І.Е.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Зростання рівня автомобілізації сприяє підвищенню інтенсивності транспортних потоків у містах. Це призводить до насичення вулично-дорожньої мережі рухом, що негативно позначається на процесі її функціонування. У зв'язку з цим все більш гостро відчувається потреба в підвищенні ефективності й безпеки дорожнього руху. Вирішення цієї проблеми можливе за рахунок приведення у відповідність параметрів вулично-дорожньої мережі до величин транспортних потоків, постійного удосконалення засобів і систем управління дорожнім рухом.

Будь-які розробки, спрямовані на підвищення якості дорожнього руху, ґрунтуються на прогнозі параметрів транспортних потоків після їхнього впровадження. На підставі цієї інформації можна оцінити ефект і зробити висновок про доцільність проведення передбачених заходів. Важливість результатів і значні матеріальні витрати, пов'язані з реалізацією заходів, ставлять високі вимоги до достовірності прогнозу величин транспортних потоків на вулично-дорожній мережі. Врахування закономірностей розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування при накладенні потоків на мережу дозволить здійснювати моделювання згідно з процесами, що реально відбуваються в мережі. Це сприятиме підвищенню достовірності результатів прогнозу, що дозволить більш зважено визначити вимоги до розвитку вулично-дорожньої мережі і намітити керуючі впливи щодо їхнього задоволення.

Таким чином, вдосконалення існуючих підходів до розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування є актуальним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконували згідно з “Цільовою комплексною програмою розвитку транспортного комплексу України “Транспорт”” (1992-2010 рр.), “Державною програмою забезпечення безпеки руху на автомобільних дорогах, вулицях міст, інших населених пунктів і залізничних переїздах на 2003-2007 роки”, схваленою розпорядженням Кабінету Міністрів України від 29.01.2003 № 56-р.

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження є визначення закономірностей розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування.

Для досягнення мети дослідження були поставлені наступні завдання:

- проведення аналізу методів розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування;

- виявлення критеріїв вибору водіями шляху прямування з безлічі альтернативних;

- розробка математичних моделей взаємозв'язку параметрів руху по шляху прямування і стану організму водія;

- розробка рекомендацій щодо розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування.

Об'єктом дослідження є потоки транспортних засобів на вулично-дорожній мережі міста.

Предмет дослідження - закономірності розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування.

Методи дослідження: експертних оцінок і рангової кореляції при визначенні значущості критеріїв вибору шляху прямування; електрокардіографія при реєстрації серцевого ритму; теорії імовірності і математичної статистики при обробці та аналізі експериментальних даних; регресійного аналізу при розробці моделей зміни параметрів руху транспортних засобів і показника активності регуляторних систем організму водія після руху через елементи вулично-дорожньої мережі.

Наукова новизна одержаних результатів. На відміну від існуючих виявлені закономірності вибору шляху прямування водіями немаршрутизованих транспортних засобів з урахуванням різних типів нервової системи.

Одержали подальший розвиток:

- моделі зміни параметрів руху транспортних засобів по шляху прямування, які відрізняються від існуючих тим, що враховують в якості змінної показник стану організму водія;

- підхід до розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування, який відрізняється від існуючих тим, що враховує взаємозв'язок параметрів руху і стану організму водія, а також можливість використання в якості критерію розподілу показника навантаження на організм водія за період руху по маршруту.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблена модель руху транспортних засобів по вулично-дорожній мережі дозволяє оцінити вплив характеристик траси маршруту, транспортного засобу і водія на параметри руху; визначити з ряду альтернативних шляхів прямування маршрут, мінімальний за часом руху, або той, що забезпечить мінімальне навантаження на організм водія. Дана модель може бути використана в автоматизованих системах управління дорожнім рухом.

Виявлені закономірності розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування можуть бути використані при вирішенні питань організації дорожнього руху і проектуванні вулично-дорожньої мережі.

Особистий внесок здобувача. Особисто автором опубліковано 5 наукових праць [2, 4, 5, 7, 8]. У працях, опублікованих у співавторстві, особистий внесок полягає в наступному:

- розроблена методика проведення обстеження водіїв немаршрутизованих

транспортних засобів щодо використання альтернативних шляхів прямування [1];

- виявлені параметри розподілу відхилення транспортних кореспонденцій від найкоротшого за довжиною маршруту [3];

- розроблений алгоритм розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування [6].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися на міжнародних науково-технічних конференціях “Проблеми і перспективи розвитку транспорту промислових регіонів” (19-21 квітня 2005 р., 17-19 травня 2006 р., м. Дніпропетровськ), Всеукраїнській науково-технічній конференції “Транспорт. Дорожні та будівельні машини” (28-29 жовтня 2005 р., м. Кременчук), 5-й міжнародній науково-практичній конференції “Сталий розвиток міст. Сучасні технології управління міським і регіональним розвитком” (19-20 квітня 2006 р., м. Харків), 68-й міжнародній конференції “Проблеми ресурсозбереження на транспорті” (25-27 квітня 2006 р., м. Харків), 33-й науково-технічній конференції викладачів, аспірантів і співробітників ХНАМГ “Міський електротранспорт, електрозбереження й освітлення міст” (11-13 травня 2006 р., м. Харків).

Публікації за темою дисертації. За темою дисертації опубліковано 8 наукових праць, з них 6 статей у виданнях, що входять до переліку, затвердженому ВАК України, а також 2 тези доповідей на наукових конференціях.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел з 154 найменувань і 2 додатків. Основна частина роботи складає 109 сторінок, 17 рисунків, 73 таблиці.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність обраної теми, сформульовані мета, предмет, об'єкт, задачі, вказані методи дослідження, відзначена наукова новизна і практична цінність отриманих результатів. Наведені дані щодо апробації результатів дисертаційної роботи.

У першому розділі проведено аналіз закономірностей розподілу транспортних потоків у містах. Виявлено, що завантаження вулично-дорожньої мережі рухом залежить від величини транспортних кореспонденцій між районами міста і формується в результаті реалізації цих кореспонденцій на мережі по альтернативних шляхах прямування. При цьому основоположним виступає поведінковий аспект проблеми управління у транспортних системах.

Дослідженню питань підвищення ефективності функціонування транспортних систем і людського фактора на транспорті присвятили наукові праці: М.Б. Афанасьєв, В.Ф. Бабков, М.О. Брайловський, А.Й. Вайсман, А.І. Воркут, Е.В. Гаврилов, Б.І. Грановський, М.І. Данько, В.К. Доля, Д. Дрю, Г.А. Заблоцький, Д. Клебельсберг, Г.І. Клінковштейн, В.І. Коноплянко, Є.М. Лобанов, І.П. Макаров, В.П. Поліщук, В.В. Сильянов, Дж. Уодроп, Я.В. Хомяк, В.В. Шештокас та інші.

Для врахування імовірнісного розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування при моделюванні величин транспортних потоків на вулично-дорожній мережі існує ряд методів. До їх недоліків слід віднести те, що недостатньо повно враховується стратегія вибору шляху прямування серед можливих та реальні умови руху по мережі.

Рішення, що приймаються водієм, визначаються, з одного боку, бажанням заощадити час, який затрачується на поїздку, і відстань, а з іншого - прагненням до безпеки і комфорту. Вибір шляху прямування здійснюється з використанням ряду критеріїв, кожна альтернатива оцінюється за показниками, що визначають її перевагу перед іншими. При цьому використані критерії мають різну вагомість.

Найбільш часто при вирішенні задач потокорозподілу на мережі дослідники керуються критерієм часу. Однак незручності, що відчуваються водієм на окремих елементах маршруту, не завжди відбиваються через тривалість поїздки. При цьому недостатньо врахованими залишаються такі критерії, як комфортабельність і безпека руху, про рівень яких можна судити за зміною стану організму водія в результаті здійснення поїздки. Для його оцінки використовується ряд методів, що ґрунтуються на реєстрації різних психофізіологічних показників функціонування організму водія.

Для найбільш повного врахування умов руху був проведений аналіз факторів, що впливають на зміну параметрів руху і стан організму водія при здійсненні поїздки. Встановлено, що дані зміни взаємозалежні й обумовлюють одна одну.

За даними багатьох дослідників реакція серцево-судинної системи і її регуляторних механізмів є показником загальної реакції організму в результаті його адаптації до різних факторів зовнішнього середовища. Внаслідок цього для оцінки стану організму водія при проведенні досліджень, був обраний показник активності регуляторних систем (ПАРС), запропонований Баєвським Р.М. Його величина встановлюється в результаті реєстрації електрокардіограми з послідуючим математичним аналізом серцевого ритму.

У другому розділі наведені результати анкетного обстеження водіїв немаршрутизованого транспорту щодо вибору шляху прямування.

Значна кількість факторів, що впливають на розподіл транспортних кореспонденцій по вулично-дорожній мережі, вимагає визначення всієї сукупності критеріїв, які використовуються водіями при порівнянні характеристик альтернатив. У зв'язку з цим було проведене опитування водіїв немаршрутизованих транспортних засобів, в ході якого від них вимагалося вказати критерії, які вони використовують при виборі шляху прямування. З усієї сукупності вказаних водіями критеріїв з подальшого розгляду були вилучені ті, що зустрічалися у відповідях водіїв рідко. Інші критерії були включені до анкети для обстеження водіїв немаршрутизованих транспортних засобів про використання альтернативних шляхів прямування.

У ході обстеження фіксувалися дані про вік водія, стаж водіння. Для врахування індивідуальних особливостей опитуваних тестуванням визначали тип нервової системи. Потім встановлювали пункт відправлення, пункт призначення і шляхи прямування, що використовуються при здійсненні поїздки. Після цього визначали частоту використання вказаних маршрутів і відмічали часовий інтервал руху по них. У заключній частині проводили ранжування критеріїв вибору шляху прямування (виявлених в результаті опитування) в міру їх значущості - від найбільш значущого до найменш. При цьому водії виступали в ролі експертів. Правомірність цього пояснюється специфікою проведеного обстеження. З питанням вибору шляху прямування водії стикаються постійно в процесі своєї діяльності і вирішують його, виходячи з власного досвіду.

На підставі результатів обробки даних ранжирування з застосуванням методу рангової кореляції, проводили аналіз значущості критеріїв вибору шляху прямування як для всієї сукупності опитаних водіїв, так і для груп поділених за ознакою “тип нервової системи”. Оцінку погодженості думок експертів проводили за значенням коефіцієнта конкордації. Результати розрахунків показали, що спостерігається їх погодженість як для всієї сукупності опитаних водіїв, так і для груп поділених за ознакою типу нервової системи.

Аналіз значущості критеріїв вибору шляху прямування дозволив встановити, що найбільш значущими критеріями є пробіг по маршруту і час поїздки. Інші критерії пов'язані як з часом поїздки, так і з нервово-емоційним напруженням водіїв при її здійсненні. Невисока значущість останнього критерію пояснюється складністю при визначенні величини напруження водіями, що здійснюється на підсвідомому рівні. Нервово-емоційне напруження формується в результаті взаємодії водія із середовищем руху і її величину можна оцінити за зміною ПАРС організму водія.

У результаті аналізу значущості критеріїв вибору шляху прямування для водіїв з різним темпераментом було зроблено висновок, що перевага критерію залежить від їх індивідуальних характеристик, які визначаються типом нервової системи.

Для подальшого дослідження закономірностей розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування з урахуванням відібраних критеріїв (пробіг по маршруту, час поїздки, нервово-емоційне напруження) виникла необхідність одержання показників, що їх характеризують.

У третьому розділі для визначення показників, що характеризують альтернативні шляхи прямування за відібраними критеріями, формалізовано комплекс моделей зміни параметрів руху і ПАРС організму водія при русі через різні елементи вулично-дорожньої мережі.

Параметри руху транспортних засобів формуються в результаті рішень, які приймають водії при керуванні транспортним засобом і обумовлені впливом ряду факторів, що характеризують умови руху. Зміна параметрів руху супроводжується зрушеннями в організмі водія, спрямованими на мобілізацію резервів для успішного виконання роботи. Таким чином, стан організму водія (С_В) і параметри руху (П_Д) є взаємозалежними і взаємообумовленими:

С_В = f (П_Д = f(В, А, Д, ТП)) (1)

де В - група факторів, що характеризує водія;

А - група факторів, що характеризує технічні параметри автомобіля;

Д - група факторів, що характеризує дорожні умови руху транспортних засобів;

ТП - група факторів, що характеризує параметри транспортного потоку.

Одним з факторів, що впливає на стан організму водія і характеризує транспортний засіб, є його ергономічні властивості. Складності при використанні даного фактора при проведенні досліджень пов'язані з тим, що ергономічність є комплексною характеристикою, яка включає в себе ряд показників. Це становить труднощі при її кількісній оцінці для різних транспортних засобів. Для їх подолання виникає потреба використання показника, який характеризує ергономічні властивості автомобіля і може бути представлений у числовому вигляді. Внаслідок цього була висунута гіпотеза про взаємозв'язок між ціною нового автомобіля і його ергономічними властивостями. Чим більше ціна нового автомобіля, тим більші витрати як на розробку всіх вузлів і механізмів автомобіля, так і витрати, пов'язані з проектуванням його ергономічних якостей.

Для перевірки висунутого припущення було проаналізовано зміну ергономічних властивостей автомобілів залежно від їх ціни. В якості вихідних даних були використані результати раніш проведених досліджень бальної оцінки ергономічності автомобіля. При цьому розглядався не тільки абсолютний показник - ціна нового автомобіля, але й відносні: відношення ціни нового автомобіля до його довжини, спорядженої маси і питомої потужності двигуна. Перевірку гіпотези проводили шляхом оцінки тісноти зв'язку між запропонованими показниками і ергономічними властивостями автомобілів.

Результати оцінних розрахунків показали, що зі збільшенням значення висунутих показників спостерігається зростання бальної оцінки ергономічних властивостей автомобіля (Е). Аналіз зміни ергономічних властивостей транспортного засобу зі зростанням величини відношення ціни нового автомобіля до його питомої потужності (Ц_Н /U), показав незначний розкид емпіричних значень відносно лінії тренду.

Високу тісноту зв'язку між цими показниками також підтверджує найбільше значення коефіцієнта кореляції, яке дорівнює 0,976. Внаслідок цього, в якості показника ергономічних властивостей автомобіля для подальших досліджень було обрано відношення ціни нового автомобіля до його питомої потужності.

Для дослідження взаємозв'язку умов і параметрів руху транспортних засобів по вулично-дорожній мережі міста з урахуванням стану організму водія були виявленні фактори перерахованих груп і розроблена методика проведення обстежень з метою фіксації цих факторів.

При виконанні дослідження окремо розглядали ділянки і перехрестя вулично-дорожньої мережі, через різні умови руху на даних складових. У свою чергу, ділянки шляху прямування транспортних засобів між перехрестями були диференційовані за умовами руху на ділянки з двостороннім і з одностороннім рухом. Перехрестя поділяли на дві групи: регульовані й нерегульовані. Крім цього, кожну з груп перехресть розбивали на підгрупи залежно від напрямку руху транспортного засобу (прямо, праворуч і ліворуч).

На наступному етапі було проведено експериментальне дослідження взаємозв'язку умов і параметрів руху транспортних засобів з урахуванням стану організму водія. При проведенні обстеження фіксували показники, що характеризують умови руху, параметри транспортного засобу і водія. Для оцінки стану організму водія реєстрували електрокардіограму водіїв до і після руху транспортного засобу по вказаних елементах вулично-дорожньої мережі. У процесі руху транспортного засобу фіксували його параметри. У результаті обробки електрокардіограм розраховували значення ПАРС організму водія.

Для врахування впливу на параметри руху і значення ПАРС організму водія випадкових факторів, що не фіксувалися у процесі обстеження, було проведено експериментальне визначення закону розподілу параметрів руху транспортних засобів і ПАРС організму водія при проїзді через виділені елементи вулично-дорожньої мережі. У результаті розрахунків було встановлено, що розподіл швидкості руху на ділянках між перехрестями, часу прямування через перехрестя, зміни ПАРС після руху через дані складові погоджується з нормальним законом розподілу.

Для математичного опису зміни параметрів руху транспортних засобів і ПАРС організму водія через виділені елементи вулично-дорожньої мережі, застосовували методи кореляційного і регресійного аналізу.

У результаті була розроблена модель зміни технічної швидкості руху транспортних засобів на ділянці з двостороннім рухом:

(2)

де Р_Д - ПАРС організму водія перед початком руху, бали;

S_T - стаж водіння, роки;

L_У - довжина ділянки, км;

N - інтенсивність транспортного потоку в напрямку руху, пр. авт./год;

K - кількість смуг у напрямку руху автомобіля, од.;

U - питома потужність двигуна, кВт/т.

Таким же чином була побудована модель зміни ПАРС водія на ділянці з двостороннім рухом:

(3)

де В_В - вік водія, роки;

Т_ДВ - час руху, с;

L_A - довжина автомобіля, мм;

Ц_Н - вартість нового автомобіля, у.о.

На наступному етапі були розроблені моделі зміни швидкості руху транспортних засобів і ПАРС організму водія на ділянці з одностороннім рухом. транспортний кореспонденція прямування водій

У зв'язку з тим, що рух через перехрестя займає незначний проміжок часу і водії використовують різні траєкторії, в якості параметра руху використовували час проїзду перехрестя. Модель зміни часу руху через нерегульоване перехрестя прямо має наступний вигляд:

(4)

де K_П - кількість смуг руху на пересічній дорозі, од;

N_П, N_О - інтенсивність руху на пересічній дорозі й на дорозі руху відповідно, пр. авт./год.

Модель зміни ПАРС водія при русі через нерегульоване перехрестя прямо виглядає таким чином:

(5)

де Т_ДВ - час руху через перехрестя, с.

Наступним етапом були формалізовані моделі зміни часу руху і ПАРС організму водія при проїзді через перехрестя вулично-дорожньої мережі (регульовані й нерегульовані) з рухом прямо, праворуч і ліворуч. Результати статистичної оцінки отриманих залежностей дозволили зробити висновок, що вони з достатньою точністю описують процеси що досліджуються.

У четвертому розділі наведена модель руху транспортних засобів по вулично-дорожній мережі, що побудована з використанням розробленого комплексу моделей за встановленим алгоритмом.

Як вихідні дані для проведення розрахунків застосовували параметри, що характеризують водія, автомобіль і умови руху. Моделювання зміни параметрів руху і ПАРС організму водія здійснювали послідовно для ділянок і перехресть шляху прямування. При цьому значення ПАРС після руху на попередньому елементі шляху прямування є вихідним його значенням перед початком руху по наступному елементу. Після того як були розглянуті всі елементи маршруту, виконували розрахунок значення ПАРС організму водія після руху по маршруту та підсумовували величину часу руху через його складові, в результаті чого розраховували загальний час руху.

Для можливості застосування розробленої моделі для проведення подальших досліджень було проведено її перевірку на адекватність, яка здійснювалась шляхом порівняння фактичних і розрахункових значень показників. В якості показників, що підлягали оцінці, використовували: час руху і значення ПАРС організму водія після руху по маршруту. Отримані результати дозволили зробити висновок, що пропонована модель руху транспортних засобів по вулично-дорожній мережі описує процес, який досліджується, з достатнім ступенем адекватності.

Використання моделі руху транспортних засобів по вулично-дорожній мережі міста дало змогу проаналізувати закономірності зміни ПАРС організму водія в процесі здійснення поїздки. З динаміки ПАРС видно, що при проїзді через перехрестя вулично-дорожньої мережі, як правило, спостерігається зростання значення ПАРС, у той час як рух по ділянках призводить до зменшення його значення. Це пояснюється тим, що перехрестя є місцями перетинання транспортних потоків конфліктуючих напрямків. Внаслідок цього, рух через перехрестя вимагає від водіїв високого ступеня концентрації уваги, що досягається за рахунок активізації регуляторних механізмів організму. Однак, ця залежність не завжди виконується, тому що спричинена умовами руху, типом перехрестя і напрямком руху через нього.

Використання значення ПАРС після руху по маршруту, як характеристики шляху прямування, є вірним не повною мірою, тому що даний показник не завжди істинно відбиває навантаження на організм водія на окремих його складових, внаслідок чого не може служити його об'єктивною характеристикою.

Керування транспортним засобом вимагає від водія постійної адаптації до змін умов руху, що досягається за рахунок активізації регуляторних механізмів організму. При цьому зростає і навантаження на організм водія. Важливо враховувати не тільки величину навантаження, але і її тривалість. Внаслідок цього, в якості показника навантаження на організм водія за період руху по елементах шляху прямування був прийнятий добуток середнього значення ПАРС водія і часу руху через цей елемент. Для оцінки показника навантаження на організм водія за період руху по всьому маршруту була прийнята їхня сума:

(6)

де N - показник навантаження на організм водія за період руху по маршруту, бали·с;

Р_СРi - середнє значення ПАРС водія при русі через елементи шляху прямування, бали;

t_ДВi - час руху через і-й елемент шляху прямування, с;

m - кількість елементів траси шляху прямування, од.

Середнє значення ПАРС водія при русі через елементи шляху прямування розраховували за формулою

(7)

де Р_Пi - значення ПАРС організму водія після руху через і-й елемент шляху прямування, бали;

Р_ДОi - значення ПАРС організму водія перед початком руху через і-й елемент шляху прямування, бали.

П'ятий розділ присвячений виявленню закономірностей розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування з використанням критеріїв довжини шляху прямування (L), часу руху (T) і показника навантаження на організм водія за період руху по маршруту (N).

В якості характеристик альтернативних шляхів прямування було прийняте відхилення від мінімального за значенням показника залежно від критерію що розглядається:

(8)

де - відхилення від мінімального за значенням показника для k-го шляху прямування;

z - критерій, що використовується (довжина шляху прямування, час руху, показник навантаження на організм водія за період руху);

- значення показника за критерієм z для k-го шляху прямування;

- мінімальне значення розглянутого показника.

У зв'язку з тим, що розподіл транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування має імовірнісний характер, виникла необхідність визначення закону розподілу випадкової величини. Для цього проводили обробку даних анкетного обстеження з використанням моделі руху транспортних засобів по вулично-дорожній мережі, в результаті чого були розраховані характеристики шляхів прямування. Оцінка зміни випадкової величини дозволила встановити, що розподіл транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування погоджується з гамма-розподілом. При цьому залежно від критерію закон розподілу має різні значення параметрів. Погодженість емпіричного і теоретичного розподілу оцінювали за значенням критерію Пірсона (табл. 1).

На наступному етапі було розроблено алгоритм розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування. Внаслідок того, що водії неточно сприймають відстань, час руху і величину навантаження на організм, було введене поняття граничної величини, тобто мінімального збільшення розглянутої величини, що сприймається водієм. Таким чином, якщо декілька шляхів прямування мають відхилення, що входять до того самого інтервалу, то кореспонденції між ними розподіляються рівномірно.

Таблиця 1. Оцінка погодженості емпіричного і теоретичного розподілу

Критерій розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування	Параметри гамма-розподілу	Критерій Пірсона
			розрахунковий	табличний
Довжина шляху прямування	0,237	0,023	3,50	11,07
Час руху	0,324	0,025	4,68	15,51
Показник навантаження на організм водія за період руху по маршруту	0,368	0,026	4,52	11,07

Гранична величина була прийнята рівною 0,05 і всі можливі значення відхилень розбивали на інтервали із заданим кроком:

m=1, []

m=2, (] (9)

m=n, (]

де m - порядковий номер інтервалу;

h - крок інтервалу;

- значення нижньої межі інтервалу m;

- значення верхньої межі інтервалу m.

Залежно від інтервалу, в який попадає значення відхилення, в подальших розрахунках використовували значення його середини:

(10)

Для отриманого значення з використанням відповідних параметрів закону розподілу розраховували частку транспортної кореспонденції між пунктами і та j , що реалізується по шляху k:

(11)

де - відома гамма-функція.

Однак закон розподілу можна використовувати для нескінченної безлічі шляхів прямування, а при обмеженій їх кількості він не забезпечує виконання необхідної рівності

Щоб рівність виконувалася, значення коригували пропорційно її внеску в суму всіх альтернативних шляхів прямування між пунктами i та j:

 (12)

де - скоригована величина кореспонденції між пунктами i та j;

n - кількість альтернативних шляхів прямування.

Розрахунок величини кореспонденції, реалізованої по шляху прямування k, виконували за формулою

(13)

де H_ij - величина кореспонденції між пунктами i та j.

При цьому округлення до цілого числа проводили таким чином, щоб виконувалася рівність

(14)

Для встановлення критерію, що забезпечить найбільшу адекватність розподілу, було проведене зіставлення фактичних і розрахункових величин кореспонденцій, що реалізуються по альтернативних шляхах прямування.

Фактичні дані були одержані в результаті опитування водіїв, в ході якого їм надавали пункт відправлення і призначення, і вимагали вказати шлях прямування, яким вони скористаються. По закінченні опитування складали кореспонденції, що реалізуються по однакових шляхам прямування.

Визначення розрахункових значень проводили в два етапи. На першому, з використанням моделі руху транспортних засобів по вулично-дорожній мережі визначали характеристики альтернативних шляхів прямування. Другим етапом, за наведеним алгоритмом, проводили розрахунок величин кореспонденцій, що ними скористаються.

У результаті порівняння фактичних і розрахункових значень було виявлено, що найбільша помилка при розподілі транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування спостерігається при проведенні розрахунків, керуючись критерієм довжини. Довжина шляху є тільки просторовою характеристикою і не враховує таких факторів як: кількість смуг, інтенсивність руху, наявність перехресть і затримок, пов'язаних з пропуском транспортних потоків конфліктуючих напрямків та ін. Вплив даних факторів відбивається на часі поїздки. Внаслідок цього використання в якості критерію розподілу часу руху дозволяє отримати більш адекватні результати.

Використання показника навантаження на організм водія за період руху дозволяє проводити розподіл кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування з найбільшим ступенем адекватності. Це пов'язано з тим, що часто при керуванні автомобілем у складних дорожніх умовах дії водія спрямовані не на зниження швидкості руху, а на збільшення емоційної напруженості. Внаслідок цього час поїздки не повною мірою відбиває навантаження на організм водія на окремих елементах маршруту.

Таким чином, найбільший ступінь адекватності при моделюванні розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування можливо досягти при використанні критерію показника навантаження на організм водія за період руху.

Висновки

1. Проведений аналіз методів розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування показав, що використані критерії не повною мірою враховують умови поїздки, які можна оцінити через зміну стану організму водія під час її здійснення. Крім того, при визначенні часу руху по альтернативних маршрутах не враховується взаємозв'язок стану організму водія і параметрів руху.

2. Перевага критерію вибору шляху прямування водіями немаршрутизованих транспортних засобів залежить від їхніх індивідуальних характеристик, що визначаються типом їх нервової системи.

3. Виявлено, що зміна значення показника активності регуляторних систем організму водія при русі по ділянках і перехрестях шляху прямування, а так само швидкості руху автомобіля на ділянках і часу проїзду перехресть з достатньою точністю описуються лінійними регресійними рівняннями, в яких у якості змінних виступають параметри транспортного засобу, водія і умови руху.

4. Розроблена модель руху транспортних засобів по вулично-дорожній мережі міста дозволяє визначити час поїздки і показник навантаження на організм водія за період руху по маршруту.

5. При визначенні водіями шляху прямування імовірність реалізації кореспонденцій по маршрутах, мінімальних за довжиною, витратами часу й значенням показника навантаження на організм водія за період руху перевищує 0,5. Більше 90% обраних шляхів прямування знаходяться у межах 50% відхилення від маршрутів, що забезпечують мінімальне значення цих параметрів.

6. Розподіл транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування погоджується з гамма-розподілом, що має різне значення параметрів залежно від критерію, який використовується.

7. Для прогнозування параметрів транспортних потоків доцільно в якості критерію розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування використовувати показник навантаження на організм водія за період руху по маршруту, що дозволяє одержати найбільш адекватний розподіл кореспонденцій.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Давидич Ю.А., Понкратов Д.П. Закономерности выбора пути следования водителями немаршрутизированных транспортных средств // Вестник ХНАДУ. - Харьков: Изд-во ХНАДУ, 2005. - Вып. 30. - С. 60 - 63.

2. Понкратов Д.П. Выявление и анализ факторов, влияющих на распределение транспортных потоков в городах // Науковий вісник НГУ. - Днепропетровск: НГУ, 2006. - Вып. 1. - С. 62 - 64.

3. Давидич Ю.А., Понкратов Д.П. Распределение транспортных корреспонденций по альтернативным путям следования // Вісник КДПУ. - Кременчук: КДПУ, 2006. - Вип. 2 (37). - С. 86 - 88.

4. Понкратов Д.П. Моделирование параметров движения транспортных средств по участкам улично-дорожной сети // Восточно-европейский журнал передовых технологий. - Харьков, 2006. - Вып. 1/2(19). - С. 36 - 39.

5. Понкратов Д.П. Учет психофизиологического состояния водителя при определении параметров движения транспортных средств по улично-дорожной сети города // Коммунальное хозяйство городов. - К.: Техніка, 2006. - Вып. 69. - С. 328 - 333.

6. Давидич Ю.А., Понкратов Д.П. Выбор критерия распределение транспортных корреспонденций по альтернативным путям следования // Збірник наукових праць НГУ, Дніпропетровськ: НГУ, 2006. - № 24. - С. 51 - 55.

7. Понкратов Д.П. Факторы, влияющие на распределение транспортных потоков в городах // Проблемы и перспективы развития транспорта промышленных регионов: Тезисы международной научно-технической конференции (19-21 апреля 2005 г.). - Днепропетровск: НГУ, 2005. - С. 28 - 30.

8. Понкратов Д.П. Моделирование изменения времени проследования и психофизиологического состояния водителя при движении через перекрестки улично-дорожной сети // Городской электротранспорт, электроснабжение и освещение городов: Тезисы ХХХІІІ научно-техническая конференция преподавателей, аспирантов и сотрудников ХНАГХ (11-13 мая 2006 г.). - Харьков: ХНАГХ, 2006. - С. 78.

Анотація

Понкратов Д.П. Розподіл транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.01 - транспортні системи. - Харківська національна академія міського господарства, Харків, 2007.

Дисертація присвячена визначенню закономірностей розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування. З цією метою виявлені критерії вибору шляху прямування та проведено анкетне обстеження водіїв немаршрутизованих транспортних засобів. У результаті оцінки значущості критеріїв для подальших досліджень було відібрано наступні: пробіг по маршруту, час поїздки, нервово-емоційне напруження. Для оцінки рівня нервово-емоційного напруження був використаний показник активності регуляторних систем, який розраховується на основі аналізу серцевого ритму людини.

Для встановлення показників, що характеризують альтернативні шляхи прямування за відібраними критеріями, формалізовано комплекс моделей зміни параметрів руху транспортних засобів і показника активності регуляторних систем організму водія при проїзді через елементи вулично-дорожньої мережі. З їх використанням за встановленим алгоритмом була побудована модель руху транспортних засобів по вулично-дорожньої мережі міста. Для визначення рівня нервово-емоційного напруження водія при здійсненні поїздки запропоновано використовувати показник навантаження на організм водія за період руху по маршруту.

На основі розробленого алгоритму розподілу транспортних кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування проведено оцінку адекватності розподілу з використанням обраних критеріїв. Результати показали, що для прогнозування параметрів транспортних потоків в якості критерію доцільно використовувати показник навантаження на організм водія за період руху по маршруту.

Ключові слова: транспортний потік, транспортна кореспонденція, шлях прямування, стан організму водія, критерій вибору, показник активності регуляторних систем, показник навантаження на організм водія за період руху по маршруту.

Аннотация

Понкратов Д.П. Распределение транспортных корреспонденций по альтернативным путям следования. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.01 - транспортные системы. - Харьковская национальная академия городского хозяйства, Харьков, 2007.

Диссертация посвящена определению закономерностей распределения транспортных корреспонденций по альтернативным путям следования.

Анализ методов распределения транспортных корреспонденций по альтернативным путям следования показал, что используемые критерии не в полной мере учитывают условия поездки, которые возможно оценить через изменение состояния организма водителя во время ее осуществления.

Значительное количество факторов, оказывающих влияние на пространственное распределение транспортных корреспонденций, требует выявления всей совокупности критериев используемых водителями при сравнении характеристик альтернатив. Вследствие этого был проведен опрос водителей, результаты которого позволили определить критерии выбора пути следования. С учетом данных критериев было проведено обследование водителей немаршрутизированных транспортных средств. Для определения наиболее весомых критериев с применением метода ранговой корреляции, была проведена оценка значимости критериев выбора, как для всей совокупности опрошенных водителей, так и для отдельных их групп, поделенных по признаку “тип нервной системы”. Анализ полученных результатов позволил установить, что предпочтение критерия выбора пути следования зависит от их индивидуальных характеристик, которые определяются типом нервной системы водителей. Для дальнейших исследований были отобраны следующие критерии: пробег по маршруту, время поездки и нервно-эмоциональное напряжение при движении по маршруту. Оценка величины последнего проводилась с использованием показателя активности регуляторных систем организма водителя, расчет которого основывается на обработке данных электрокардиограмм испытуемых.

Для определения показателей, характеризующих альтернативные пути следования по отобранным критериям, проведена формализация процесса движения транспортных средств по улично-дорожной сети города. На первом этапе были выявлены факторы, оказывающие влияние на параметры движения транспортных средств и состояние организма водителя при совершении поездки. С учетом данных факторов проведены экспериментальные исследования, обработка данных которых, позволила получить комплекс регрессионных моделей изменения параметров движения транспортных средств и показателя активности регуляторных систем организма водителя при проследовании через участки и перекрестки улично-дорожной сети. Оценка разработанных моделей по ряду статистических показателей позволила установить, что они описывают рассматриваемые процессы с достаточной степенью адекватности.

На основании полученного комплекса регрессионных моделей, была разработана модель движения транспортных средств по улично-дорожной сети города. Для определения уровня нервно-эмоционального напряжения водителя при управлении автомобилем, в качестве показателя, интегрально характеризующего условия труда водителя, предложено использовать показатель нагрузки на организм водителя за период движения по маршруту.

Обработка данных анкетного обследования с использованием модели движения транспортных средств по улично-дорожной сети города позволила установить, что распределение транспортных корреспонденций по альтернативным путям следования согласуется с гамма-распределением, имеющим различное значение параметров в зависимости от используемого критерия.

Для оценки адекватности распределения корреспонденций с использованием различных критериев было проведено сопоставление данных полученных в результате проведения обследования и расчетных, полученных с использованием разработанного алгоритма. Проведение сравнительного анализа полученных результатов позволило установить, что для прогнозирования параметров транспортных потоков целесообразно в качестве критерия распределения транспортных корреспонденций по альтернативным путям следования использовать показатель нагрузки на организм водителя за период движения по маршруту, который позволяет получить наиболее адекватное распределение корреспонденций.

Ключевые слова: транспортный поток, транспортная корреспонденция, путь следования, состояние организма водителя, критерий выбора, показатель активности регуляторных систем, показатель нагрузки на организм водителя за период движения по маршруту.

The summary

Ponkratov D.P. Distribution of transport correspondence on alternative routes. - manuscript.

Ph. D. thesis in transport systems 05.22.01. Kharkiv National Municipal Academy, Kharkiv, 2007.

The thesis is devoted to revealing of transport correspondence on alternative routs distribution laws. Toward this end criteria of route choice and questionnaire investigation of drivers unrouting vehicles is devoted. As a result of criteria importance estimation for the further researches have been selected: haul on a route, trip time, a nervous-emotional pressure. For an estimation of a nervous-emotional level pressure the parameter of activity regulatory systems which calculate on the basis of person cardiac rate analysis has been used.

For exposure of parameters which characterize alternative routes by the selected criteria, the complex of vehicles movement parameters change models and the driver organism activity regulatory system parameter at ride through elements of a road network are formalized. With their use on the established algorithm there was a constructed model of city road network vehicles movement. For definition of the driver nervous-emotional pressure level at realization of trip it is offered to use the driver organism loading parameter of the movement on a route period.

On the basis of the developed algorithm of transport correspondence distribution on alternative routes it is lead an estimation of adequacy of distribution with use of the selected criteria. Results have shown, that for forecasting parameters of traffic flows as criterion it is expedient to use the driver organism loading parameter of the movement on a route period.

Key words: the traffic flow, the transport correspondence, the route, the driver organism condition, choice criterion, the activity regular systems parameter, the driver organism loading parameter of the movement on a route period.

Размещено на Allbest.ru

...