Нестационарные режимы транспортных потоков

Движение АТ-потоков нестационарно в силу многих обстоя­тельств:

• УДС не является прямолинейной, плоской, однородной по количеству полос и качеству покрытия;
• поток состоит из меняющейся смеси различных типов АТС;
• возникают случайные обстоятельства, изменяющие дорож­но-транспортную обстановку;
• функционирует система управления движением, чередова­ние управляющих сигналов которой носит нерегулярный харак­тер;
• оценка обстановки и принятие решений водителями носит разобщенный характер [18].

На рис. 5.5 представлены фазовые «портреты» в координатах легкового автомобиля для случаев его разгона и последую­щего торможения двигателем (рис. 5.5, а аналогичен рис. 4.36), а также движения по городской магистрали (рис. 5.5, б). Чем больше ускорение тем выше степень нестационарности и

Рис. 5.5. Фазовые «портреты» легкового АТС: а — разгон с переключением передач и последующим торможением двигате­лем; б — движение в городских условиях; — зона квазистационарного процесса; стрелками показано направление движения по траектории измене­ния вектора состояния

значительнее потери энергии. Если размах колебаний ускоре­ния укладывается в узкую полосу около нуля (например, < 0,2 м/с²), то процесс называют квазистационарным и для его анализа применяют методы оценки стационарных энергети­ческих процессов.

В силу маневрирования АТС по полосам поток перемешива­ется. Процесс перемешивания траекторий элементов потока моделируется с помощью матрицы перемешивания. В каждой строке этой матрицы располагаются либо числа случаев пе­рехода объекта в другие состояния, либо статистические доли. При перемешивании АТ-потока по полосам дороги состоянию объекта отвечает номер полосы. Ниже даны два условных при­мера потока на фрагменте трехполосной дороги (первый — без перемешивания, второй — с перемешиванием):

Увеличение размытости матрицы характеризует возрастание доли маневров АТС в потоке с большими энергозатратами на движение.

Поведение потока на перекрестке моделируется с помощью матрицы перераспределения потоков: строки соответствуют входам на перекресток, а столбцы — выходам. Преодоление перекрестков характеризуется большой диссипацией энергии

Рис. 5.6. Варианты обобщения ^-территории:

а — со стыковкой входов-выходов соседних клеток; б — с передачей мощнос­тей по граням клеток; в — в виде поля

АТ-потоком. Разводка потоков носит партионный характер с дискретным управлением со стороны системы УДД. Подходя к перекрестку, АТС перестраиваются. Замедление потока харак­теризуется диссипацией энергии торможения. Ожидание сигна­ла светофора зеленого цвета сопровождается выбросом энергии без совершения полезной работы. Следствием маневрирования АТС на перекрестке является малая производительность АТ-потока. Ускорение потоков на выходе также характеризуется повышенной диссипацией энергии. Эти потери неизбежны. Средствами повышения энергоэффективности АТ-потоков на сети является совершенствование УДС и системы УДД.

Модель расчета энергетических показателей потоков на боль­ших УДС, будучи построена на базе приведенных представле­ний, потребовала бы большого числа уравнений и их парамет­ров. Одним из путей упрощения сетевых моделей является кле­точное моделирование [18].

Идея этого метода заключается в том, что /^-территория с линеаризованным графом УДС подвергается регулярному кле­точному разбиению на А-клетки. Для каждой у4-клетки рассчи­тывается вектор характеризующий интенсивность и направ­ленность движения множества ТС на клетке, а также определя­ются составляющие вектора по каждой из четырех граней клетки. Абстрагируясь от внутренней структуры Л-клетки, ее можно представить как элемент ^-территории с множеством входов-выходов на границах и распределением интенсивностей по этим входам-выходам. Поскольку вся территория состоит из множества примыкающих друг к другу клеток, то передача ин­тенсивностей производится по стыкующимся входам-выходам соседних клеток (рис. 5.6, а) или интегрированно для каждой грани (рис. 5.6, б). Каждая А-клетка может быть представлена и как полевой элемент с вектором , играющим роль напря­женности поля. По этим векторам можно построить силовые линии транспортного поля агломерации (см. рис. 5.6, б).