RU2422907C2 - Method for regulation of transport flows on highway crossed by flows of vehicles moving transversely - Google Patents
Method for regulation of transport flows on highway crossed by flows of vehicles moving transversely Download PDFInfo
- Publication number
- RU2422907C2 RU2422907C2 RU2009106233/11A RU2009106233A RU2422907C2 RU 2422907 C2 RU2422907 C2 RU 2422907C2 RU 2009106233/11 A RU2009106233/11 A RU 2009106233/11A RU 2009106233 A RU2009106233 A RU 2009106233A RU 2422907 C2 RU2422907 C2 RU 2422907C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cars
- highway
- traffic light
- traffic
- column
- Prior art date
Links
Landscapes
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам управления движением транспортных средств на магистралях, пересекаемых потоками автомобилей, движущихся в поперечном направлении, движение которых на перекрестках регулируется светофорами.The invention relates to methods for controlling the movement of vehicles on highways intersected by streams of cars moving in the transverse direction, the movement of which at intersections is regulated by traffic lights.
Известен способ и система управления дорожным движением (заявка РСТ 92/18961). Это решение улучшает прохождение транспортных потоков через перекрестки за счет использования управляющих двухфазных сигналов, а также использования поворотной полосы движения, которая распространяется от полосы движения на одной стороне движения по магистрали через встречную полосу движения и затем по краю этой встречной полосы движения подходит к перекрестку, чтобы автомобили могли встать в очередь для поворота направо в конце поворотной полосы после появления зеленого сигнала, который создает паузу во встречном движении, освобождая для проезда встречную полосу движения.A known method and traffic control system (application PCT 92/18961). This solution improves the flow of traffic through intersections through the use of two-phase control signals, as well as the use of a turning lane, which extends from a lane on one side of the highway along an oncoming lane and then approaches the intersection along the edge of this oncoming lane so that cars could queue for a turn to the right at the end of the headland after a green light appears that creates a pause in oncoming traffic, freeing up giving an oncoming lane for travel.
Недостатком этого технического решения является то, что оно не обеспечивает установление на магистрали непрерывного (безостановочного) транспортного потока, а значит, максимально высокой пропускной способности на магистрали.The disadvantage of this technical solution is that it does not provide for the establishment of a continuous (non-stop) traffic flow on the highway, and therefore, the highest possible throughput on the highway.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ регулирования движения на магистралях с перекрестками в виде так называемой «зеленой волны» (см., например, Кременец Ю.А. Технические средства организации дорожного движения. М.: Транспорт, 1990 г.). В соответствии с этим способом зеленые сигналы на светофорах включаются в зависимости от скорости движения автомобилей на трассе и расстояний между регулируемыми перекрестками, для чего все светофоры на перекрестках оснащаются специальными датчиками. Считается, что при этих условиях, то есть с регулируемыми подобным способом перекрестками, автомобилям обеспечивается безостановочный проезд по автотрассе.Closest to the proposed technical solution is a way to regulate traffic on highways with intersections in the form of the so-called "green wave" (see, for example, Kremenets Yu.A. Technical means of traffic management. M .: Transport, 1990). In accordance with this method, green signals at traffic lights are turned on depending on the speed of cars on the highway and the distances between regulated intersections, for which all traffic lights at intersections are equipped with special sensors. It is believed that under these conditions, that is, with intersections regulated in a similar way, cars are provided with non-stop passage along the highway.
Недостатком «зеленой волны», как давно уже показала практика, является нереальность выдерживания водителями автомобилей навязываемой скорости в условиях движения по перегруженной автотрассе. Кроме того, при «зеленой волне» отсутствует синхронизация работы всех светофоров на магистрали, без которой невозможно одновременное прохождение через перекрестки встречных потоков автотранспорта.The disadvantage of the "green wave", as practice has long shown, is the unrealistic ability of car drivers to maintain the imposed speed in traffic on an overloaded highway. In addition, with the "green wave" there is no synchronization of all traffic lights on the highway, without which it is impossible to simultaneously pass through the intersections of oncoming traffic flows.
Задачей изобретения является создание условий для обеспечения на магистрали непрерывного, или безостановочного, движения в интервале скоростей 60-90 км/ч наиболее дешевыми и эффективными средствами.The objective of the invention is to create conditions for providing on the highway continuous, or non-stop, movement in the speed range 60-90 km / h with the cheapest and most effective means.
Техническим результатом изобретения является создание высокой пропускной способности на магистрали - около 1500 автомобилей в час на каждой полосе движения магистрали при скорости автомобилей на магистрали в диапазоне 60-90 км/ч с учетом организации на магистрали одновременного безостановочного движения встречных транспортных потоков.The technical result of the invention is the creation of high throughput on the highway - about 1,500 cars per hour in each lane of the highway at a speed of cars on the highway in the range of 60-90 km / h, taking into account the organization on the highway of simultaneous non-stop traffic of oncoming traffic flows.
Технический результат достигается тем, что в способе регулирования транспортных потоков на магистрали, пересекаемой потоками автомобилей, движущихся в поперечном направлении, заключающемся в использовании управляющих сигналов на перекрестках, формируют отдельные колонны автомобилей, движущиеся через перекрестки непрерывно, число автомобилей в колонне и длительность разрешающего сигнала светофора задают в соответствие с установленной средней скоростью движения колонн и протяженностью перегонов между перекрестками, причем интервал движения между колоннами равен времени работы разрешающего сигнала светофора, одинакового для всех перекрестков магистрали, светофоры соседних перекрестков на магистрали работают в противофазе, подвод головных автомобилей каждой колонны к перекрестку производят к моменту появления разрешающего сигнала светофора путем сканирования водителями головных автомобилей колонны с цветоцифрового светофора и с других указателей, например, со светящихся табло, установленных на каждом перегоне сбоку или сверху информации об остающемся времени до появления разрешающего сигнала светофора, что одновременно является и средством формирования объема каждой колонны, в соответствие со сканируемой водителями информацией с указанных указателей водители производят необходимую коррекцию скорости автомобиля вручную или эта коррекция производится автоматически, поддержание квазипостоянного числа автомобилей в каждой колонне вследствие их убыли за счет съезда с магистрали осуществляют пополнением колонны автомобилями с поперечных магистрали направлений по разрешающему въезд на магистраль сигналу въездного светофора с присоединением к соответствующей колонне, разрешающий въезд сигнал включают по сигналу от датчиков, ведущих постоянный пересчет автомобилей в каждой колонне, при заданной убыли автомобилей в колонне.The technical result is achieved by the fact that in the method of regulating traffic flows on a highway intersected by flows of cars moving in the transverse direction, which consists in using control signals at intersections, separate columns of cars are formed, moving continuously through intersections, the number of cars in the column and the duration of the traffic light set in accordance with the established average speed of the columns and the length of the hauls between intersections, and the interval l the movement between the columns is equal to the operating time of the traffic light that is the same for all intersections of the highway, the traffic lights of adjacent intersections on the highway work in antiphase, the head vehicles of each column are led to the intersection by the time the traffic light resolves by scanning the head vehicles with the color-digital traffic light and from other indicators, for example, from luminous displays installed on each stage on the side or top of information about the remaining time not until the appearance of the allowing traffic signal, which is also a means of forming the volume of each column, in accordance with the information scanned by the drivers from the indicated indicators, the drivers make the necessary correction of the vehicle speed manually or this correction is performed automatically, maintaining a quasi-constant number of cars in each column due to their loss for the exit account from the highway is carried out by replenishing the column with cars from the transverse highway of directions for allowing entry to The highway signal to the entrance traffic light with accession to the corresponding column, the signal that allows entry is turned on by a signal from sensors that are constantly counting cars in each column, for a given loss of cars in the column.
Кроме того, устанавливают скорость движения на магистрали в интервале 60-90 км/ч.In addition, set the speed on the highway in the range of 60-90 km / h.
Кроме того, пересчет автомобилей в колонне производят на каждом перегоне с помощью проходных детекторов, которые выдают сигналы при появлении автомобиля в контролируемой каждым детектором зоне на всех полосах движения, фиксируя факт появления автомобиля, затем осуществляют в устройстве обработки информации, поступающей со всех детекторов, пересчет автомобилей в колонне и передают с помощью управляющего устройства на светофор команду на включение разрешающего въезд автомобилей с поперечных направлений на магистраль сигнала только при 10-процентной убыли автомобилей из уже сформировавшейся в соответствии с параметрами движения и параметрами магистрали колонны.In addition, the recalculation of cars in the convoy is carried out on each stage using walk-through detectors, which give signals when a car appears in the zone controlled by each detector in all lanes, recording the fact of the appearance of the car, and then recalculate the information received from all the detectors cars in the column and transmit using the control device to the traffic light the command to enable the entry of cars from transverse directions to the signal highway only and a 10 percent decrease in vehicles from a convoy already formed in accordance with the parameters of movement and parameters of the main line.
Кроме того, коррекцию скорости автомобилей на перегонах в зависимости от показаний информационных табло производят автоматически путем считывания видеодатчиками в автомобиле информации с табло или светофора, ее обработки и передачи соответствующего сигнала на датчик-регулятор скорости, который производит необходимое изменение скорости автомобиля в соответствии с передаваемой информацией о времени до изменения знака светофора в рамках установленного интервала скоростей, видеодатчики также принимают информацию о наличии пешеходов на автомагистрали и учитывают расстояние безопасности до соседних автомобилей с передачей соответствующих команд на систему управления автомобилем.In addition, the speed correction of cars on the hauls, depending on the readings of the information boards, is carried out automatically by the video sensors in the car reading the information from the sign or traffic light, processing it and transmitting the corresponding signal to the speed control sensor, which makes the necessary change in the vehicle speed in accordance with the transmitted information about the time until the traffic light changes within the established speed range, video sensors also receive information about pedestrians on the highway and take into account the safety distance to neighboring cars with the transfer of the appropriate commands to the car control system.
Имеющееся в настоящее время стандартное оборудование в виде различных датчиков, в частности контактных детекторов, электромагнитных детекторов, детекторов излучения; средств обработки информации и управления, контроллеров, управляющих светофорами, и средств управления дорожным движением, например светофоров, позволяет сравнительно эффективно и недорого осуществлять постоянный процесс сбора информации детекторами транспорта, ее обработки, с выдачей контроллерами соответствующих команд на светофоры для регулирования движения по магистрали в соответствии с предложенным способом. Таким образом, соотнося количество въезжающих на магистраль автомобилей со скоростью или плотностью транспортного потока, а в данном случае с их количеством в сформированной колонне автомобилей, можно постоянно удерживать движение по магистрали в обозначенных рамках значений скорости или плотности транспортного потока, например, в рамках скорости 60-90 км/ч, если предусмотреть между отдельными сформированными колоннами автомобилей интервал движения, равный продолжительности действия разрешающего сигнала светофора, что позволяет при указанных дополнительных условиях установить непрерывное движение по магистрали с встречными полосами движения. Указанный интервал скоростей транспортного потока на магистрали, как это будет показано ниже, является наиболее эффективным. При этом на магистрали не возникают пробки и четко выдерживается дистанция безопасности между автомобилями.Currently available standard equipment in the form of various sensors, in particular contact detectors, electromagnetic detectors, radiation detectors; information processing and control tools, traffic light controllers, and traffic control tools, such as traffic lights, allows a relatively efficient and inexpensive process to collect information from traffic detectors, process it, and issue controllers the appropriate traffic signals to control traffic lanes in accordance with with the proposed method. Thus, by correlating the number of cars entering the highway with the speed or density of the traffic flow, and in this case with their number in the formed column of cars, it is possible to constantly keep the movement along the highway in the indicated frames of the speed or density of the traffic flow, for example, within the speed of 60 -90 km / h, if a movement interval equal to the duration of the enable signal of the traffic light is provided between individual formed columns of cars, which allows for the additional conditions indicated to establish continuous traffic on the highway with oncoming lanes. The indicated range of speeds of the traffic flow on the highway, as will be shown below, is the most effective. At the same time, traffic jams do not occur on the highway and the safety distance between cars is clearly maintained.
Оценим сначала процесс формирования транспортных потоков на магистралях применительно к одной полосе движения. Кроме этого, для простоты рассуждений все выкладки будут даны в применении к легковому автотранспорту.Let us first evaluate the process of formation of traffic flows on highways in relation to one lane. In addition, for simplicity of reasoning, all calculations will be given as applied to passenger cars.
Водитель, двигаясь с определенной скоростью по полосе движения, соблюдает дистанцию безопасности. Ее протяженность зависит от скорости движения и определяется из следующего соотношения:The driver, moving at a certain speed in the lane, keeps a safety distance. Its length depends on the speed of movement and is determined from the following relation:
lдб=τз·v+v2/50,τz = ldb · v + v 2/50,
где τз - время задержки, то есть время реакции водителя на изменение окружающей обстановки; v - скорость автомобиля.where τз is the delay time, that is, the response time of the driver to a change in the environment; v - vehicle speed.
Если окружающая обстановка для водителя является стабильной и не беспокоит его, то, как показывает опыт, в среднем τз составляет около 0,5 с. В среднем это время задержки сохраняется при скоростях автомобиля от 30 км/ч до 90 км/ч.If the environment for the driver is stable and does not bother him, then, as experience shows, the average τz is about 0.5 s. On average, this delay time is maintained at vehicle speeds from 30 km / h to 90 km / h.
При снижении скорости за предел в 30 км/ч на загруженных магистралях автомобили сближаются, появляется своего рода теснота, которая увеличивается с уменьшением скорости. Обстановка на дороге становится более сложной, и время задержки увеличивается. Опыт показывает, что в этом случае τз увеличивается до 1 с.When speed decreases outside the limit of 30 km / h, the cars get closer on busy highways, a kind of cramped space appears, which increases with decreasing speed. The situation on the road becomes more complicated, and the delay time increases. Experience shows that in this case, τz increases to 1 s.
При высоких скоростях движения, начиная от 90 км/ч, физическое и психологическое напряжение водителя увеличивается, так как опасность возрастает, и τз снова увеличивается до 1 с.At high speeds, starting from 90 km / h, the physical and psychological stress of the driver increases, as the danger increases, and τs again increases to 1 s.
Время реакции водителя τз, конечно, зависит от опытности и квалификации водителя, но в среднем оно таково.The response time of the driver τz, of course, depends on the experience and qualifications of the driver, but on average it is.
Показатель v2/50 учитывает разброс тормозных систем автомобилей.V Index 2/50 takes into account the variation of brake systems.
Тормозной путь автомобиля sт=v2/2a, где a - отрицательное ускорение в м/с2. По техническим требованиям для современных транспортных средств а должно быть не меньше 5 м/с2. Допустимый разброс имеет порядок 10%. Возьмем в качестве примера худший вариант - автомобиль, идущий впереди, отрегулирован при торможении на a=5,5 м/с2, а следующий за ним автомобиль отрегулирован на a=4,5 м/с2. Тогда, если один автомобиль, идущий со скоростью 25 м/с, пройдет при торможении v2/2a=625/9, другой автомобиль пройдет путь v2/2a=625/11. Разность этих двух отрезков будет такова: Δs=v2/9-v2/11=(11v2-9v2)/99=2v2/99~v2/50.The braking distance of the car is st = v 2 / 2a, where a is the negative acceleration in m / s 2 . According to the technical requirements for modern vehicles a must be at least 5 m / s 2 . The permissible spread is of the order of 10%. Take, for example, the worst case scenario - the car going in front is adjusted when braking at a = 5.5 m / s 2 , and the car following it is adjusted at a = 4.5 m / s 2 . Then, if one car traveling at a speed of 25 m / s passes under braking v 2 / 2a = 625/9, the other car will go along the path v 2 / 2a = 625/11. The difference between these two segments will be as follows: Δs = v 2/9-v 2/11 = (11v -9v 2 2) / 99 = 2v 2/99 ~ v 2/50.
Например, при v=25 м/с (90 км/ч) дистанция безопасности lдб=0,5·25+252/50=12,5+12,5=25 м.For example, if v = 25 m / s (90 km / h) safety distance ldb = 0.5 × 25 + 25 2/50 = 12.5 + 12.5 = 25 m.
Введем понятие динамической длины транспортного средства lд. Динамическая длина является суммой средней физической длины автомобиля ls и дистанции безопасности lдб:We introduce the concept of dynamic vehicle length ld. The dynamic length is the sum of the average physical vehicle length ls and safety distance ldb:
lд=ls+lдбld = ls + ldb
В среднем физическая длина автомобиля ls составляет 5 метров. Таким образом, динамическая длина lд - это участок дорожного полотна, который занимает автомобиль с учетом дистанции безопасности lдб.On average, the physical length of a car ls is 5 meters. Thus, the dynamic length ld is the section of the roadway that the vehicle occupies, taking into account the safety distance ldb.
Отношение скорости движения автомобиля к динамической длине (v/lд) является пропускной способностью полосы движения N.The ratio of vehicle speed to dynamic length (v / ld) is the bandwidth of the N lane.
Например, пять автомобилей движутся друг за другом на скорости 90 км/ч (25 м/с). Они занимают 150 метров полосы движения (5 авт. × 30 м). При указанной скорости расстояние в 150 метров будет пройдено за 6 секунд, то есть за 6 секунд пройдут все пять автомобилей. Таким образом, каждый автомобиль проходит lд (30 м) за 1,2 с. За одну секунду автомобиль пройдет 5/6 lд (25 метров).For example, five cars move one after another at a speed of 90 km / h (25 m / s). They occupy 150 meters of lane (5 bus × 30 m). At the indicated speed, a distance of 150 meters will be covered in 6 seconds, that is, all five cars will pass in 6 seconds. Thus, each vehicle passes ld (30 m) in 1.2 s. In one second the car will pass 5/6 ld (25 meters).
За один час пропускная способность полосы движения N при данной скорости составит 5/6×3000 с = 3000 автомобилей в час.In one hour, the bandwidth of the N lane at a given speed will be 5/6 × 3000 s = 3000 cars per hour.
При снижении скорости будут меняться динамическая длина и пропускная способность полосы движения. Например, если автомобили движутся со скоростью 7,2 км/ч (2 м/с) дистанция безопасности lдб составляет 2,1 метра, то есть при времени задержки τз=1 с расстояние между автомобилями составляет чуть больше 2 метров, динамическая длина lд - около 7 метров, а пропускная способность N=2/7~0,3 авт/с, то есть она сократилась в три раза - с 5/6 авт/с до 2/7 авт/с.When speed decreases, the dynamic length and bandwidth of the lane will change. For example, if cars move at a speed of 7.2 km / h (2 m / s), the safety distance ldb is 2.1 meters, that is, with a delay time of tz = 1 s, the distance between cars is slightly more than 2 meters, the dynamic length ld is about 7 meters, and the throughput N = 2/7 ~ 0.3 autos / s, that is, it decreased three times - from 5/6 autos / s to 2/7 autos / s.
Пропускная способность полосы движения магистрали в зависимости от скорости меняется нелинейно, что важно для выбора наиболее выгодного или оптимального интервала скоростей для установления непрерывного движения по магистрали с учетом использования максимального значения ее пропускной способности.The bandwidth of the highway lane depending on the speed varies nonlinearly, which is important for choosing the most advantageous or optimal speed range for establishing continuous traffic along the highway taking into account the use of the maximum value of its bandwidth.
Приведем таблицу, в которой покажем изменение динамической длины lд, пропускной способности N в зависимости от скорости движения автомобиля V в интервале скоростей от 2 м/с (7,2 км/ч) до 45 м/с (162 км/ч). Для сравнения отметим в таблице также изменение количества автомобилей n на единичном отрезке полосы движения, например на 1 км, в зависимости от скорости V с учетом соблюдения указанной нами дистанции безопасности движения lдб и физической длины автомобиля, которые в сумме составляют динамическую длину автомобиля lд: n=1000 м/lд.We present a table in which we show the change in the dynamic length ld, throughput N, depending on the vehicle speed V in the speed range from 2 m / s (7.2 km / h) to 45 m / s (162 km / h). For comparison, we also note in the table the change in the number of cars n per unit of the lane, for example, 1 km, depending on the speed V, taking into account the specified safety distance ldb and the physical length of the car, which in total make up the dynamic length of the car ld: n = 1000 m / ld.
Из этой таблицы видно, что изменение пропускной способности полосы движения в зависимости от скорости движения автомобилей носит нелинейный характер. При скоростях движения автомобилей в диапазоне от 10 м/с (~36 км/ч) до 25 м/с (90 км/ч) пропускная способность N максимальна и изменяется незначительно - примерно на 5%. Поэтому эффективность использования магистрали для движения транспортных средств в этом интервале скоростей оптимальна, причем этот интервал скоростей для установления постоянного движения можно сузить до 60-90 км/ч для наиболее выгодного расхода горючего автомобилей и для сокращения времени автомобиля в пути.From this table it can be seen that the change in the bandwidth of the lane depending on the speed of the vehicles is non-linear. At vehicle speeds in the range from 10 m / s (~ 36 km / h) to 25 m / s (90 km / h), the throughput N is maximum and varies slightly - by about 5%. Therefore, the efficiency of using the highway for the movement of vehicles in this speed range is optimal, and this speed range for establishing constant traffic can be narrowed to 60-90 km / h for the most favorable fuel consumption of cars and to reduce the time of the car on the road.
Введем понятие плотности транспортного потока γ, которая равна отношению физической длины автомобиля к динамической длине автомобиля: γ=ls/lд.We introduce the concept of traffic density γ, which is equal to the ratio of the physical length of the car to the dynamic length of the car: γ = ls / lд.
При v=25 м/с (90 км/ч) lд=25+5=30 м и γ=5/30=1/6~17%.At v = 25 m / s (90 km / h) ld = 25 + 5 = 30 m and γ = 5/30 = 1/6 ~ 17%.
При v=17 м/с (60 км/ч) lд=14,3+5=19,5 м и γ=5/19,3=1/6~26%.At v = 17 m / s (60 km / h) ld = 14.3 + 5 = 19.5 m and γ = 5 / 19.3 = 1/6 ~ 26%.
Поэтому мерой для эффективного использования магистралей непрерывного движения является решение задачи обеспечения плотности транспортного потока в диапазоне 17-26%, что соответствует скорости движения автомобилей в интервале 60-90 км/ч.Therefore, a measure for the effective use of continuous highways is to solve the problem of ensuring traffic density in the range of 17-26%, which corresponds to the speed of vehicles in the range of 60-90 km / h.
Оценим пропускную способность на магистралях с перекрестками, на которых автомобилями производится остановка по запрещающему сигналу светофора, по сравнению с пропускной способности на тех же магистралях с перекрестками при условии обеспечения на них движения автомобилей без остановки.Let us estimate the throughput on highways with intersections where cars stop at a traffic light prohibiting signal, compared with the throughput on the same highways with intersections, provided that cars move without stopping.
Управление движением на магистралях с перекрестками производится с помощью светофоров. При включении запрещающего сигнала транспортный поток прерывается и перед перекрестком накапливаются автомобили. После включения разрешающего сигнала автомобили начинают движение последовательно: сначала трогается первый, через секунду - второй, третий - через две секунды и т.д. Таким образом, каждый автомобиль трогается через секунду, так как каждому надо иметь минимальную дистанцию безопасности. Для каждого последующего автомобиля возрастает расстояние до перекрестка. Если принять, что автомобиль за автомобилем занимают промежуток 6 метров, второй автомобиль будет двигаться до перекрестка 6 метров, третий - 12 метров и т.д. Расчет набора скорости показывает, что второй автомобиль будет двигаться до перекрестка одну секунду, в общей сложности у него уйдет две секунды для продвижения до перекрестка, у двадцатого - 40 секунд. Поэтому на каждый автомобиль уходит последовательно 2 секунды. В итоге, если время разрешающего сигнала 40 секунд, то за это время через перекресток пройдут по одной полосе движения 20 автомобилей, то есть пропускная способность перекрестка по отношению к одной полосе движения составляет 1/2, или 0,5 авт/с. Однако за разрешающим сигналом включится запрещающий сигнал светофора на 40 секунд. Таким образом, через перекресток за 80 секунд пройдет 20 автомобилей, а с учетом паузы на трехсекундный сигнал промежуточного желтого цвета еще меньше (~18), то есть пропускная способность N=18/80=0,22 авт/с=800 авт/ч.Traffic control on highways with intersections is carried out using traffic lights. When the prohibition signal is turned on, the traffic flow is interrupted and cars accumulate in front of the intersection. After turning on the enable signal, the cars start moving sequentially: first the first starts moving, after a second - the second, the third - after two seconds, etc. Thus, each car starts moving in a second, since everyone needs to have a minimum safety distance. For each subsequent car, the distance to the intersection increases. If we assume that the car behind the car occupies a gap of 6 meters, the second car will move to the intersection of 6 meters, the third - 12 meters, etc. The calculation of the set of speeds shows that the second car will move to the intersection for one second, in total it will take two seconds to move to the intersection, at the twentieth - 40 seconds. Therefore, each car takes 2 seconds in succession. As a result, if the time of the enabling signal is 40 seconds, then during this time 20 cars will pass through the intersection in one lane, that is, the intersection's throughput with respect to one lane is 1/2, or 0.5 autos / s. However, after the enable signal, the prohibition signal of the traffic light will turn on for 40 seconds. Thus, 20 cars will pass through the intersection in 80 seconds, and taking into account the pause for a three-second intermediate yellow signal, it is even less (~ 18), that is, throughput N = 18/80 = 0.22 autos / s = 800 autos / h .
Получаем в результате, что пропускная способность перекрестка для одной полосы движения примерно в четыре раза ниже пропускной способности одной безостановочной полосы движения при скорости в диапазоне 40-90 км/ч.We get as a result that the crossroads throughput for one lane is approximately four times lower than the throughputs of one non-stop lane at speeds in the range of 40-90 km / h.
Если все автомобили перед светофором за полный цикл смены знаков (80 с) не успеют пройти, то у оставшихся время ожидания будет в два раза больше и средняя скорость автомобилей на магистрали падает при той же пропускной способности магистрали. Поэтому эффективность использования транспортных средств еще больше снижается из-за этого уменьшения скорости.If all the cars in front of the traffic light for the full cycle of changing the signs (80 s) do not have time to pass, then the remaining waiting time will be two times longer and the average speed of the cars on the highway drops at the same throughput of the highway. Therefore, vehicle efficiency is further reduced due to this reduction in speed.
Пропускную способность полосы движения можно увеличить в два раза, если пропускать автомобили через перекресток с ходу, или без остановки. Тогда каждая отдельная колонна автомобилей проходит перекресток без остановки, но средняя эффективность использования транспортных средств будет в два раза ниже, так как между колоннами имеется промежуток, равный времени действия сигнала светофора. Однако по сравнению с обычным движением автомобилей через перекрестки со светофорами с остановками пропускная способность при организации безостановочного движения колоннами через перекрестки повышается в два раза - с 800 авт/ч до примерно 1500 авт/ч за счет непрерывного движения колонн друг за другом без остановки.The lane capacity can be doubled if cars are passed through the intersection on the go, or without stopping. Then each individual column of cars passes the intersection without stopping, but the average efficiency of using vehicles will be two times lower, since there is a gap between the columns equal to the duration of the traffic signal. However, in comparison with the usual movement of cars through intersections with traffic lights with stops, the throughput when organizing non-stop traffic of columns through intersections is doubled - from 800 auth / h to about 1,500 auth / due to the continuous movement of the columns one after another without stopping.
Предложенный способ регулирования автомобильного движения на магистрали состоит в том, что реализуется пересечение транспортным потоком перекрестка сходу. Этим и обеспечивается максимальная пропускная способность N для прерывистого транспортного потока. Для этого формируют поток транспортных средств с разрывами, состоящий из колонн (пулов), которые сходу, друг за другом, соблюдая установленный интервал, пересекают каждый перекресток на магистрали на разрешающий сигнал светофора.The proposed method for regulating automobile traffic on the highway consists in the intersection of a traffic intersection immediately. This ensures the maximum throughput N for intermittent transport stream. To do this, form a stream of vehicles with discontinuities, consisting of columns (pools), which immediately, one after another, observing the set interval, cross each intersection on the highway for a traffic light allowing signal.
Первой обязательной мерой для этого является фазирование потока транспортных средств, то есть решение задачи подвода головных автомобилей каждой отдельной колонны к перекрестку к моменту появления разрешающего сигнала светофора. Это обеспечивается путем информирования водителя автомобиля тем или иным способом о времени, остающемся до появления разрешающего сигнала светофора. Водители головных автомобилей и водители, следующие за первыми, видя время, остающееся до появления разрешающего сигнала, так или иначе манипулируют скоростью движения автомобиля и тем самым обеспечивают подход к перекрестку головных автомобилей колонны к моменту появления разрешающего сигнала светофора. Коррекцию скорости автомобилей на перегонах в зависимости от показаний информационных табло можно также производить автоматически путем считывания видеодатчиками в автомобиле информации с табло или светофора, ее обработки и передачи соответствующего сигнала на датчик-регулятор скорости, который производит необходимое изменение скорости автомобиля в соответствии с передаваемой информацией о времени до изменения знака светофора в рамках установленного интервала скоростей, видеодатчики также принимают информацию о наличии пешеходов на автомагистрали и учитывают расстояние безопасности до соседних автомобилей с передачей соответствующих команд на систему управления автомобилем (см., например, патент РФ №2317592).The first mandatory measure for this is phasing the flow of vehicles, that is, solving the problem of driving the head vehicles of each individual column to the intersection by the time the traffic light permits. This is achieved by informing the driver of the car in one way or another about the time remaining until the appearance of the enable signal of the traffic light. Drivers of head vehicles and drivers following the first, seeing the time remaining before the appearance of the permission signal, somehow manipulate the speed of the car and thereby provide an approach to the intersection of head vehicles of the column at the time the resolution of the traffic light appears. Correction of the speed of cars on the hauls depending on the readings of information boards can also be done automatically by reading information from a panel or traffic light by video sensors in the car, processing it, and transmitting the corresponding signal to a speed controller, which makes the necessary change in vehicle speed in accordance with the transmitted information about time before the traffic light changes within the established speed range, video sensors also receive information about pedestrian traffic in on the highway and take into account the safety distance to neighboring cars with the transfer of the appropriate commands to the car control system (see, for example, RF patent No. 2317592).
При использовании средств фазирования транспортного потока все светофоры магистрали имеют одинаковый цикл работы, или одинаковую продолжительность разрешающего сигнала, что обеспечивает неизменное количество автомобилей в колонне и одинаковый проход колонны через все перекрестки, то есть при появлении запрещающего сигнала в колонне не будут скапливаться дополнительные автомобили. Кроме того, это обеспечит синхронизацию движения встречных потоков автомобилей на магистрали.When using means of phasing the traffic flow, all traffic lights of the highway have the same cycle of operation, or the same duration of the enable signal, which ensures an unchanged number of cars in the column and the same passage of the column through all intersections, that is, when a inhibit signal appears in the column, no additional cars will accumulate. In addition, this will ensure the synchronization of oncoming traffic flows of cars on the highway.
Длительность разрешающего сигнала соответствует скорости движения транспортного потока между перекрестками - около 75 км/ч - при преодолении средней протяженности перегона.The duration of the enable signal corresponds to the speed of the traffic flow between intersections - about 75 km / h - while overcoming the average length of the haul.
Светофоры соседних перекрестков магистрали работают в противофазе.Traffic lights at neighboring intersections of the highway work in antiphase.
В процессе движения по магистрали часть автомобилей покидает магистраль и уменьшает количество автомобилей в колонне. Поэтому для поддержания высокой эффективности использования магистрали и высокой эффективности использования транспортных средств необходимо регулировать количество автомобилей в колонне.In the process of driving along the highway, some of the cars leave the highway and reduce the number of cars in the convoy. Therefore, in order to maintain high efficiency in the use of the highway and high efficiency in the use of vehicles, it is necessary to regulate the number of cars in the convoy.
Поскольку длительность разрешающего сигнала на всех перекрестках одинакова и поскольку при измерении скорости в интервале 10-25 м/с пропускная способность полосы движения N изменяется не более чем на 5%, целесообразно обеспечить приблизительно постоянное число автомобилей в колонне. Например, время разрешающего сигнала светофора - 40 секунд. Тогда при пропускной способности 3000 авт/ч, или 5/6 авт/с по каждой полосе движения через перекресток (5/6×40 с) пройдет не более 33 автомобилей. Тогда при трехполосной магистрали в колонне будет примерно 100 автомобилейSince the duration of the enable signal at all intersections is the same and since when measuring speed in the range of 10-25 m / s, the bandwidth of the N lane changes by no more than 5%, it is advisable to provide an approximately constant number of cars in the convoy. For example, the time of the traffic light enable signal is 40 seconds. Then, with a throughput of 3000 autos / h, or 5/6 autos / s, no more than 33 cars will pass through each intersection lane (5/6 × 40 s). Then, with a three-lane highway, there will be about 100 cars in the convoy
Для регулирования числа автомобилей в колонне используют стандартные датчики того или иного типа, например проходные детекторы, которые выдают нормированные по длительности сигналы при появлении транспортного средства в контролируемой датчиками зоне. Таким образом, детектор фиксирует факт появления автомобиля (см., например, 1. Кременец Ю.А. Технические средства организации дорожного движения. М.: Транспорт, 1990 г. 2. Клинковштейн Г.И., Афанасьев М.Б. Организация дорожного движения: учебник для вузов. М.: Транспорт, 1992 г.). Такие проходные детекторы измеряют число автомобилей в колонне, обрабатывают и передают информацию на управляющее устройство, которое дает команду на включение разрешающего сигнала въездного светофора с бокового направления только при уменьшении числа автомобилей в колонне, например, на 10% (со 100 автомобилей в данном примере до 90) и переключает сигнал въездного светофора на запрещающий, когда число автомобилей в колонне восстановится (до 100) за счет въехавших автомобилей. Совокупность этого оборудования составляет на каждом перекрестке локальный автомат управления движением.To regulate the number of cars in the column, standard sensors of one type or another are used, for example, walk-through detectors, which give signals normalized by duration when a vehicle appears in a zone controlled by sensors. Thus, the detector detects the fact of the appearance of the car (see, for example, 1. Kremenets Yu.A. Technical means of traffic management. M: Transport, 1990. 2. Klinkovshtein GI, Afanasyev MB Organization of the road movement: a textbook for universities. M.: Transport, 1992). Such pass-through detectors measure the number of cars in the column, process and transmit information to the control device, which gives the command to turn on the enable signal of the incoming traffic light from the lateral direction only when the number of cars in the column decreases, for example, by 10% (from 100 cars in this example to 90) and switches the signal of the entry traffic light to prohibiting when the number of cars in the convoy is restored (up to 100) due to the entered cars. The combination of this equipment at each intersection is a local traffic control machine.
Практически число автомобилей в колонне определяется параметрами магистрали и длительностью разрешающего сигнала светофора.Almost the number of cars in the column is determined by the parameters of the highway and the duration of the traffic light enable signal.
Следует отметить, что остановка тех или иных автомобилей не опасна, так как эти автомобили отсекаются от одной колонны и присоединяются к другой. А неодинаковая протяженность перегонов между перекрестками и возможная неодинаковость запрещающих движение сигналов компенсируются изменением скорости движения колонны между перекрестками.It should be noted that stopping certain cars is not dangerous, since these cars are cut off from one column and connected to another. And the unequal length of the hauls between intersections and the possible unevenness of the signals prohibiting the movement are compensated by the change in the speed of the column between the intersections.
Локальные автоматы управления движением работают практически автономно. При стыке магистралей между собой работа автоматов соседних магистралей согласуется между собой. В этом случае оказывается предпочтение одной из магистралей, имея в виду перемещения части потока с одной магистрали на другую.Local traffic control machines work almost autonomously. When the highways are interconnected, the operation of the machines of the neighboring highways is consistent with each other. In this case, one of the highways is preferred, bearing in mind the movement of part of the flow from one highway to another.
Совокупность автоматов магистрали и автоматов всех магистралей представляют собой распределенную автоматическую систему управления всех магистралей города.The combination of automatic machines of the highway and automatic machines of all highways is a distributed automatic control system of all highways of the city.
Информировать водителей о времени переключения светофора можно различными способами. Например, перед появлением разрешающего сигнала включать желтый сигнал или большими цифрами на фоне красного сигнала сообщать об остающемся времени до появления разрешающего (зеленого) сигнала светофора.There are various ways to inform drivers about the switching time of a traffic light. For example, before the appearance of the enable signal, turn on the yellow signal or in large digits against the background of the red signal, inform about the remaining time until the appearance of the enable (green) traffic signal.
Наиболее надежным представляется цветоцифровой способ информации водителей автомобилей о смене знак светофора. При этом информацию на светофоре можно дублировать большими цветоцифровыми индикаторами (табло), установленными с определенным интервалом, например через каждые 100 метров, на перегоне по бокам или сверху. Такого рода табло не только информируют водителей о времени, остающемся до переключения светофора, но и формируют колонну автомобилей, проходящую целиком перекресток за время разрешающего сигнала светофора. Кроме этого светящиеся табло можно использовать для считывания с них видеодатчиками, установленными на движущемся по перегону автомобиле, информации о времени, остающемся до переключения светофора, передавать соответствующий сигнал на датчик-регулятор скорости, установленный на автомобиле, и этот датчик-регулятор автоматически, то есть без участия водителя, производит соответствующую коррекцию скорости автомобиля для его безопасного проезда в рамках установленного интервала скоростей 60-90 км/ч в составе колонны через перекресток.The most reliable is the color-digital method of information for car drivers about changing the traffic light sign. At the same time, information at the traffic lights can be duplicated by large color-digital indicators (placards), installed at a certain interval, for example, every 100 meters, on a stretch on the sides or top. This type of display not only informs the drivers about the time remaining until the traffic light switches, but also form a column of cars that passes the whole intersection during the time the traffic light permits. In addition, the luminous displays can be used to read video sensors installed on the car moving along the stage, information about the time remaining until the traffic light switches, transmit the corresponding signal to the speed sensor-controller installed on the car, and this sensor-controller automatically, that is without the participation of the driver, makes the appropriate correction of the vehicle speed for its safe passage within the established speed range of 60-90 km / h as part of the convoy through the intersection.
Установленный скоростной режим при движении колоннами с установленным интервалом на магистрали не создает условий для возникновения на ней пробок. Вместе с тем предложенный способ позволяет существенно уменьшить число дорожных происшествий, так как вместе со скоростью четко выдерживается дистанция безопасности между автомобилями.The established speed mode when moving in columns with a set interval on the highway does not create conditions for traffic jams on it. However, the proposed method can significantly reduce the number of road accidents, since together with the speed, the safety distance between cars is clearly maintained.
Для того чтобы съезжающие с магистрали автомобили не тормозили скоростное движение остальных автомобилей по крайней полосе движения, рядом со съездными участками могут быть выделены зоны-накопители, на которые перед съездом въезжают автомобили, не затрудняя движение остальных автомобилей на магистрали. Эти зоны, в зависимости от характеристик магистрали, могут быть рассчитаны на 10-20 автомобилей. В случае же постоянно действующих в самом жестком режиме движения магистралей, например кольцевых, и большом количестве съезжающих автомобилей вся крайняя полоса движения освобождается от движения и используется только для съезда а также, в случае необходимости, для движения общественного транспорта.In order to prevent cars coming off the highway from slowing down the speed of the remaining cars in the extreme lane, drive zones can be allocated next to the exit sections, into which cars enter before the congress, without hampering the movement of other cars on the highway. These zones, depending on the characteristics of the highway, can be designed for 10-20 cars. In the case of permanently operating highways, for example ring roads, and a large number of moving cars, the entire extreme lane is freed from traffic and is used only for the exit and, if necessary, for public transport.
При стыке магистралей между собой работу локальных автоматов управления движением соседних магистралей согласуют между собой. В этом случае оказывается предпочтение одной из магистралей, имея в виду перемещения части потока с одной магистрали на другую. При локальном управлении переключение сигналов обеспечивает контроллер, расположенный непосредственно на перекрестке, Возможно также системное управление, при котором на каждом въездном участке используются данные о параметрах транспортного потока с других въездных участков для дополнительного повышения эффективности действия магистрали. При системном управлении контроллеры перекрестков могут выполнять функции трансляторов команд, поступающих по специальным каналам из управляющего пунктаWhen the highways are interconnected, the work of local automatic controllers for the movement of neighboring highways is coordinated with each other. In this case, one of the highways is preferred, bearing in mind the movement of part of the flow from one highway to another. In local control, signal switching is provided by a controller located directly at the intersection. System control is also possible, in which data on the parameters of the traffic flow from other entrance sections are used at each entrance section to further increase the efficiency of the highway. With system control, intersection controllers can act as translators of commands received via special channels from a control point
Совокупность автоматов магистрали и автоматов всех магистралей представляет собой распределенную автоматическую систему управления всех магистралей города.The combination of automatic machines of the highway and automatic machines of all highways is a distributed automatic control system of all highways of the city.
Изобретение позволяет максимально использовать возможности действующих магистралей городов и городских дорожных сетей благодаря тому, что скорость автомобилей на магистралях удерживается в том оптимальной интервале, который позволяет максимально использовать пропускную способность магистрали, то есть делает эффективность каждой магистрали наибольшей и, таким образом, пропускает по ней максимальное количество автомобилей с наиболее выгодной скоростью. При этом в определенной степени разгружаются остальные дорожные сети.The invention allows maximum use of the capabilities of existing highways of cities and urban road networks due to the fact that the speed of cars on highways is kept in the optimal interval that allows you to maximize the throughput of the highway, that is, makes the efficiency of each highway the greatest and, thus, allows maximum number of cars with the best rate. At the same time, the remaining road networks are unloaded to a certain extent.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009106233/11A RU2422907C2 (en) | 2009-02-25 | 2009-02-25 | Method for regulation of transport flows on highway crossed by flows of vehicles moving transversely |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009106233/11A RU2422907C2 (en) | 2009-02-25 | 2009-02-25 | Method for regulation of transport flows on highway crossed by flows of vehicles moving transversely |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009106233A RU2009106233A (en) | 2010-09-10 |
| RU2422907C2 true RU2422907C2 (en) | 2011-06-27 |
Family
ID=42799927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009106233/11A RU2422907C2 (en) | 2009-02-25 | 2009-02-25 | Method for regulation of transport flows on highway crossed by flows of vehicles moving transversely |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2422907C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671446C1 (en) * | 2016-08-10 | 2018-10-31 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Autonomous driving system and the autonomous driving vehicle |
| RU2703409C1 (en) * | 2018-07-23 | 2019-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева" | Method of informing a vehicle driver at intersections on traffic flows |
-
2009
- 2009-02-25 RU RU2009106233/11A patent/RU2422907C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671446C1 (en) * | 2016-08-10 | 2018-10-31 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Autonomous driving system and the autonomous driving vehicle |
| RU2703409C1 (en) * | 2018-07-23 | 2019-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева" | Method of informing a vehicle driver at intersections on traffic flows |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009106233A (en) | 2010-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112349110B (en) | Automatic driving special lane inward-outward overtaking system and method for bidirectional 4-10 lane highway | |
| CN111627228B (en) | Expressway confluence point lane lamp control system and method | |
| CN102051845A (en) | Flat intersection left turn entrance lane removing method and method for driving on flat intersection left turn entrance lane | |
| CN104966402A (en) | Supersaturated traffic flow intersection queue overflow prevention and control method | |
| CN106971562A (en) | The lane change time division multiplex method and system guaranteed priorities of buses | |
| CN1752344A (en) | T-type signal control crossing traffic designing and traffic controlling method | |
| CN101572000A (en) | Intersection-traffic control method giving priority to trunk roads | |
| US20070083322A1 (en) | Freeway optimization program | |
| CN105489026B (en) | " windmill type " intersection design method | |
| US20080284616A1 (en) | Quick return | |
| WO2010051770A1 (en) | Marking method for marking traffic sign markings and system thereof | |
| CN104376715A (en) | Level crossing traffic diversion method and system | |
| CN104074112A (en) | Tidal lane of upstream and downstream intersection of urban road and design method of tidal lane | |
| CN102682613A (en) | Method for coordinately controlling sub road section green wave induction and distribution | |
| CN108010349A (en) | A kind of ring road area intelligence lane-change system | |
| RU2422908C2 (en) | Method for traffic flow regulation on highway | |
| DE102013225675A1 (en) | Method for representing boarding information or transfer information for a rail vehicle | |
| RU2422907C2 (en) | Method for regulation of transport flows on highway crossed by flows of vehicles moving transversely | |
| CN106297331A (en) | Plane cognition technology is utilized to reduce the method and system of junction machine motor-car stop frequency | |
| CN103247170A (en) | High-flow intelligent traffic control system and method | |
| CN107958600A (en) | A kind of real-time control system and method for improving orientation lane capacity | |
| KR100768751B1 (en) | A traffic signal controlling method on the three-way intersection | |
| CN112102628B (en) | Ramp coordination control and induction method for double-layer expressway bottleneck | |
| CN101571993A (en) | Traffic control method for plane exits of closed side roads | |
| KR101387435B1 (en) | Traffic signal interlocking tram control system and method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140226 |