Л Н Шутенко, Э В Гаврилов - Эргономическая классификация типов транспортных потоков на автомобильных дорогах - страница 1

Страницы:
1 

УДК 331.101 : 656.13

Л.Н.ШУТЕНКО, Э.В.ГАВРИЛОВ, доктора техн. наук

Харьковская государственная академия городского хозяйства

ЭРГОНОМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

Рассматривается современная классификация типов транспортных потоков на ав­томобильных дорогах. Предлагается новый подход к классификации, в основу которого положены характеристики взаимодействия водителей со средой движения.


Наблюдения за режимами движения автомобилей, анализ границ применения различных математических моделей движения транспорт­ных потоков в зависимости от уровней загрузки дороги показывают, что можно выделить четыре типа транспортных потоков: свободный, частично связанный, связанный и плотный (насыщенный) (табл.1).

Для идентификации типа потока обычно используют такие пока­затели: коэффициент загрузки Z, коэффициент скорости С, коэффици­ент насыщенности р. Эти коэффициенты определяют по формулам [1]

Z = ;     C = -^\     р = ^^, (1)

P               V q

1               Ушах

где N - интенсивность движения; Р - пропускная способность данного участка или элемента дороги; Vz - фактическая скорость движения; V3K - желаемая для водителя скорость движения в свободных услови­ях; qz - фактическая плотность движения; qшах - максимально воз­можная плотность движения.

Перечисленные показатели дополняются характеристиками дви­жения, которые включают наличие обгонов, эмоциональное состояние водителей и пассажиров, экономичность движения и т.п.

Несмотря на многообразие показателей и характеристик иденти­фикация типов транспортных потоков затруднена, поскольку назван­ные характеристики не позволяют однозначно дифференцировать час­тично связанные и связанные потоки, учитывать дорожные условия и средства организации движения, которые существенно влияют на со­стояние потока автомобилей. Особое значение для определения со­стояния потока имеют закономерности поведения водителей, посколь­ку эти закономерности находят непосредственное отражение в законах движения транспортных потоков.

Учет данных характеристик возможен через показатели взаимо­действия водителей в транспортном потоке. Интегральными показате­лями взаимодействия являются сложность и относительная организа­ция движения автомобилей [2].

Согласно У.Эшби, сложность любой системы (в том числе транс­портного потока) может характеризовать ее разнообразие [3]. Под раз­нообразием понимается количество состояний, которое может прини­мать система. Мерой сложности является логарифм этого числа

Hm = log2 n, (2) где Hm - мера сложности (максимальная энтропия системы); n - чис­ло состояний системы.

Оценка сложности взаимодействия участников движения через число состояний не показывает, в каком из возможных состояний сис­тема находится и в какое состояние она перейдет в следующий момент времени. Чтобы установить это, необходимо длительное время наблю­дать за процессом взаимодействия. В результате наблюдения по часто­те появления тех или иных состояний можно приближенно судить о вероятностях пребывания участников дорожного движения в этих со­стояниях. Используя эти вероятности можно судить о хаотичности, неорганизованности взаимодействия. Мерой неорганизованности, не­определенности (энтропии) взаимодействия по К.Шеннону является величина [4]

n

H = -£р log2 Pi, (3)

і=1

где Н - текущая энтропия взаимодействия; Pi - вероятность пребыва­ния участников взаимодействия в 7-м состоянии.

При равных вероятностях принятия участниками движения своих состояний их взаимодействие может считаться полностью дезоргани­зованным, так как в любой момент оно с равной возможностью может перейти в любое состояние. В этом случае H = Hm .

Уменьшение неопределенности можно связать с увеличением ор­ганизации взаимодействия. Для замкнутой в организационном отно­шении системы в соответствии с законом сохранения энтропии [5]

Q = Hm - H, (4) где Q - абсолютная организация взаимодействия.

Разделив абсолютную организацию Q на Hm и введя обозначе­ние R = Q / Hm, получим относительную организацию взаимодейст­вия по Г.Ферстеру [6]

R = 1 -—. (5) H

m

Мера R лежит в пределах 0 £ R £ 1,0. Для детерминированного взаимодействия относительная организация R равна единице, для пол­ностью дезорганизованного взаимодействия R = 0.

Мера сложности Hm и относительная организация R не связаны между собой линейно, независимы и характеризуют разные стороны транспортного потока и факторов, влияющих на его состояние. Мак­симальная энтропия Hm зависит прежде всего от интенсивности дви­жения, возможности обгонов и дорожных условий, относительная ор­ганизация R - от средств организации движения. При движении в ко­лонне Hm ® 0, а R ® 1. В свободных условиях Hm ® max и R ® 0.

Сложность и организация взаимодействия безусловно влияют на его результаты - скорость и траекторию движения автомобилей. По­этому эти результаты можно использовать для оценки показателей взаимодействия.

Положим далее, что в конкретных дорожных условиях скорость изменяется в пределах

^mm £ V £ Vmax, (6) где Vmin , Vmax - минимальное и максимальное значения скоростей

движения соответственно.

Пусть также точность измерения или расчета скорости движения равна DV. Тогда число состояний системы

V     - V ■ п =   max    у min (7)

~      AV '

а сложность взаимодействия

V     - V ■

it у max у min /оч
Hm = log2---- AV--- '

Пусть скорость V, за время наблюдения появилась m, раз при

полном числе наблюдений N. Тогда неопределенность взаимодействия

n

H =-Y-L log2—, (9)

і=1

а относительная организация

 

—-\по^ '-

-1

N l0g2 N

R = 1 - 1=V   - V . (10)

log2 Vmax___ Vmin

2 AV

Точность измерения скоростей движения AV может быть уста­новлена на основе статистической обработки результатов опытов:

AV = ^^, (11) VN -1

где о — среднеквадратическое отклонение скоростей от среднего зна­чения.

Аналогичные оценки могут быть получены и по траекториям движения автомобилей.

Для классификации сложности и организации взаимодействия можно в первом приближении воспользоваться шкалами С.Бира и Ю.Г.Антомонова [7]. Так, в соответствии со шкалой С.Бира: 0 £ Hm £ 3 — взаимодействие простое; 3 < Hm £ 6 — взаимодействие сложное; Hm > 6 — взаимодействие очень сложное. В соответствии со шкалой Ю.Г.Антомонова:

0 £ R £ 0,1 — взаимодействие вероятностное; 0,1 < R £ 0,3 — взаимодействие квазидетерминированное; 0,3 < R £ 1 — взаимодействие детерминированное. Различные состояния сложности и организации взаимодействия водителей дают представление о состоянии транспортного потока. По­


следнее позволяет предложить эргономическую классификацию типов транспортных потоков по показателям взаимодействия водителей (табл.2).

Предлагаемая классификация проста и наглядна, позволяет с помощью только двух показателей дифференцировать все многообразие   типов   транспортных   потоков   на автомобильных

В.В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и органи­зации движения. - М.: Транспорт, 1977. - 303 с.

2.Гаврилов Э.В., Гридчин А.М., Ряпухин В.Н. Системное проектирование автомо­бильных дорог. - Москва-Белгород: Изд. АСВ, 1998. - 183 с.

З.Эшби У. Введение в кибернетику. - М.: И.Л., 1958. - 432 с.

4.Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. - М.: Мир, 1963. -

829 с.

5.Антомонов Ю.Г. Моделирование биологических систем: Справочник. - К.: Нау­кова думка, 1977. - 260 с.

6.Ферстер Г. О самоорганизующихся системах и их окружении // Самооргани­зующиеся системы. - М.: Мир, 1964. - 420 с.

7.Бир С. Кибернетика и управление производством. - М.: И.Л., 1963. - 275 с.

Получено 08.08.2003

 

УДК 629.113

В.М.ЯСИНСЬКИЙ, О.І.СУБОЧЕВ, канд. техн. наук, О.В.ЯСИНСЬКА

Автомобільно-дорожній інститут Донецького національного технічного університету

ФОРМУВАННЯ ЧЕРГИ НА ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ І ПОТОЧНИЙ РЕМОНТ АВТОМОБІЛІВ

Запропоновано порядок формування черги на технічне обслуговування і поточний ремонт транспортних засобів згідно із змінно-добовим планом в умовах автотранспорт­них підприємств. Розроблено математичну модель мінімізації черги на технічне обслу­говування і поточний ремонт автомобілів. Даються рекомендації для розрахунку форму­вання черги в умовах ПАТ «Донбасенерго» в м. Горлівці.

Страницы:
1 


Похожие статьи

Л Н Шутенко, Э В Гаврилов - Эргономическая классификация типов транспортных потоков на автомобильных дорогах