Оцінка проектних рішень автомобільних доріг на основі математичного моделювання

У програмному комплексі « Credo» для визначення показників, використовуваних для оцінки проектних рішень, застосовано метод математичного моделювання, заснований на імітації руху транспортного потоку по запроектованій дорозі.

В результаті моделювання можуть бути отримані наступні показники:

- Середня швидкість і час руху транспортного потоку;

- Швидкості руху одиночних автомобілів;

- Собівартість перевезень і її складові;

- Зміна по довжині дороги відстаней видимості поверхні дороги і зустрічного автомобіля;

- Коефіцієнти аварійності та безпеки;

- Викид шкідливих речовин двигунами автомобілів;

- Зміна рівнів транспортного шуму на придорожніх територіях;

- Концентрація шкідливих речовин в атмосферному повітрі.

При моделюванні розглядають взаємодії в системі «Водій-Автомобіль-Дорога- Навколишнє середовище». У цій системі виділяють при вирішенні різних завдань окремі підсистеми : «Водій-Автомобіль-Дорога» ; «Дорога-Транспортний потік» ; «Довкілля- Транспортний потік».

У підсистемах імітують процеси, що відбуваються на дорозі, за допомогою математичних моделей, в яких вхідними параметрами є дорожні умови, а вихідними- швидкості і тривалість руху, показники безпеки руху, витрати на перевезення, показники несприятливого впливу на навколишнє середовище.

Математичні моделі підсистем взаємопов'язані. Одні з них, побудовані на мікрорівні, описують процеси взаємодії конкретного автомобіля у складі транспортного потоку в певних дорожніх умовах. До них можна віднести:

- Модель руху одиночного автомобіля;

- Модель витрати палива автомобілем;

- Модель викиду шкідливих речовин двигуном автомобіля.

Інші моделі побудовані на макрорівні і розглядають взаємодії безлічі автомобілів (водіїв ) у транспортному потоці. У їх число входять:

- Модель імовірнісних характеристик швидкостей в транспортному потоці;

- Модель розподілу інтервалів між автомобілями в транспортному потоці;

- Модель розповсюдження шкідливих речовин у повітрі придорожнього простору і т. п.

Використовувані моделі розроблені на основі як теоретичних, так і емпіричних досліджень.

У підсистемі «Водій-Автомобіль-Дорога» можна моделювати вплив дорожніх умов на вибір водієм режиму руху автомобіля шляхом детального обліку дорожніх факторів у диференціальному рівнянні руху автомобіля.

Вихідними даними для оцінки проектних рішень у програмному комплексі « Credo » є:

- Результати проектування плану траси, поздовжнього і поперечних профілів дороги, використовувані автоматично, без додаткової обробки і повторного введення

- Дані про інтенсивність руху, склад транспортного потоку, коефіцієнти використання пробігу і вантажопідйомності;

- Марка автомобіля, що використовується для розрахунку максимальної швидкості руху одиночного автомобіля;

- Дані про бічні перешкоди, що обмежують видимість на кривих у плані (придорожні насадження, будівлі, огорожі і т.д.), для яких вказують їх пікетажне положення і відстань від осі внутрішньої смуги руху. Дані по розташованим в межах кривих у плані виїмках не вимагають введення, так як вони враховуються автоматично при спільному аналізі плану, поздовжнього та поперечних профілів дороги;

- Інформація про обстановку дороги: перетинаннях, населених пунктах, мостах, шляхопроводах і т.д. Для них поряд з даними про місцезнаходження необхідна додаткова інформація. Наприклад, для мостів і шляхопроводів - габарит, для перетинання - його тип, інтенсивність руху по дорозі, що перетинається і відстань видимості;

- Для ділянок доріг, що проходять через міста, до складу вихідних даних належать: спосіб організації руху, допустима швидкість, освітленість проїзної частини і тротуарів, наявність трамвайних колій та особливості їх розміщення; місце розташування тротуарів, розміщення автобусних зупинок та пішохідних переходів, інтенсивність руху пішоходів, місце розташування перетинів і примикань, їх тип, відстань видимості, інтенсивності руху автомобілів і пішоходів на дорозі, що перетинається;

- Дані для прогнозування інтенсивності руху: закономірності і темпи її зростання, вихідний і розрахунковий роки;

- Дані про стан проїзної частини та узбіч: тип покриття, його рівність (показання поштовхоміру ) і стан (сухе, мокре, засніжене, ожеледь ); тип зміцнення узбіч.

При моделюванні з використанням зазначених вище даних послідовно вирішують такі завдання:

- Формують розрахунковий транспортний потік із створенням робочого файлу техніко-економічних показників автомобілів, що входять до його складу;

- Виконують аналіз відповідності проектного рішення вимогам нормативної документації ;

- Виконують розрахунок зміни по довжині дороги відстаней видимості поверхні дороги і зустрічного автомобіля з визначенням у разі обмеження видимості розмірів зрізування укосів виїмок або видалення інших бічних перешкод, розташованих на кривих у плані.

- Моделюють рух автомобілів у транспортному потоці з розрахунком швидкостей руху, витрати палива, емісії шкідливих речовин, рівня транспортного шуму, показників безпеки руху, собівартості перевезень.

Результати розрахунків з кроком 100 м (у разі необхідності- 20 м) можна переглянути на екрані і роздрукувати у вигляді таблиць, графіків і діаграм як для всієї дороги, так і для окремих її ділянок.