Основним методом керування дорожнім рухом, як відомо, є світлофорна сигналізація, яка призначена для почергового пропускання учасників дорожнього руху (транспорт, пішоходів та велосипедистів) через перехрестя чи через певну ділянку ВДМ, а також для позначення небезпечних ділянок вулиць. Також світлофорна сигналізація є одним із основних засобів забезпечення дорожнього руху на перехрестях.
На сьогодні існує два способи керування світлофорною сигналізацією часово-залежне, або його ще називаються багатопрограмне жорстке керував
Усі алгоритми керування світлофорної сигналізації поділяють на дві групи, жорсткі та адаптивні (див. рис. 1).. Перший тип керування ще називають часово-залежне керування, тоді як адаптивне – транспортно-залежне. Тобто при адаптивному керування є зворотний зв’язок з транспортним потоком (див. рис. 2).
Серед перелічених на рис. 1 адаптивних алгоритмів керування найчастіше використовується алгоритм пошуку часового розриву у транспортному потоці, який у свій час був запропонований Міллером.
Принцип роботи цього алгоритму полягає в тому, що в алгоритм керування закладається інтервал (назвемо його «інтервал розриву», на який продовжується тривалість зеленого сигналу. Якщо у потоці появляється розрив тривалістю більше за цей інтервал, то зелений сигнал завершується і вмикається на конфліктном напрямку (рис. 3).
За результатами аналізу технічної літератури було встановлено, що величина інтервалу «розриву» має різні значення, здебільшого його приймають від 2 до 5 с. Однак не вказано закономірності вибору інтервалу від умов руху на підході. Тому на сьогодні є актуальним визначити вплив умов руху на вибір величини інтервалу розриву, який закладається в алгоритм.
Для дослідження цього впливу використовував імітаційне моделювання оскільки цей метод є, по суті, комбінацією аналітичного розрахунку та натурного дослідження. Для проведення дослідження було створено модель у програмному середовищі VISSIM та розроблено алгоритм керування у програмному модулі VisVAP. Основним завдання моделювання була оцінка впливу зміни ступеня насичення на підході та швидкості руху транспортного потоку при різних інтервалах розриву в потоці, які задаються в алгоритмі керування.
З результатів моделювання видно, що із збільшенням ступеня насичення на підході середня затримка автомобілів зростає і така динаміка також спостерігається при усіх значеннях швидкості руху.
З цього видно, що при ступені насичення 0,8 найбільший ефект роботи світлофорної сигналізації за цим алгоритмом спостерігається при середніх значення інтервалу розриву з обраного діапазону (від 2 до 7 с). При зростанні ступеня насичення оптимальне значення інтервалу поступово зміщується до менших значень.
З цих результатів можна зробити висновок, що при збільшенні ступеня насичення на підході, зменшується ефективність роботи світлофорної сигналізації за цим алгоритмом якщо збільшувати величину інтервалу розриву, що закладається в алгоритм керування. З іншого боку, при незначному ступені насичення на підході ефективність роботи світлофорної сигналізації збільшується при середніх значеннях інтервалу розриву.
Також за допомогою імітаційного моделювання було визначено залежність величини інтервалу від умов руху на підході, зокрема від ступеня насичення, складу транспортного потоку, швидкості потоку та частки поворотних маневрів на перехресті (рис. 4 та 5).
З результатів моделювання видно, що між інтервалом розриву та ступененем насичення існує лінійна залежність. Така ж залежність існує і між складом ТП і часткою поворотних маневрів.
Між інтервалом розриву та швидкістю потоку при різних ступенях насичення на підході спостерігається поліноміальна залежність другого степеня.
Оскільки розглянуті чинники, які впливають на величину розриву мають широкий діапазон значень, зокрема ступінь насичення, то для отримання спільної залежності від чотирьох аргументів (ступінь насичення, швидкість руху, склад потоку та частка прямого напрямку) було проведено множинний регресійний аналіз.
В результатів рівняння регресії, яке має такий вигляд:
Для перевірки ефективності роботи регульованого за алгоритмом пошуку часового розриву в транспортному потоці із використанням розробленої методики в реальних умовах використовується ізольоване регульоване Х-подібне перехрестя вулиць Гетьмана Мазепи – Миколайчука.
Для визначення інтенсивності транспортного потоку на цьому перехресті проводилися натурні дослідження у вересні-жовтні 2018 року. Облік транспортних засобів виконувався впродовж 15 хв кожної години активного періоду дня (з 6:00 до 23:00) в однин із будніх днів тижня.
З результатів натурних досліджень видно, що у значеннях складу потоку спостерігаються закономірність в його розподілі за годинами активного періоду доби.
В процесі моделювання розглядалися два сценарії. В першому інтервал розриву буд сталий для кожної години, в другому – змінювався, кожної години залежно від визначеного рівняння.
Результати моделювання показують, що запропонована методика дає змогу зменшити затримку на перехресті. Також середню та максимальну чергу. А щорічний економічний ефект від запропонованої методики становить 68 тис. грн.
Діапазон значено величини інтервалу змінюється від 1,9 до 5,1 с.