Л. 16. Основные положения стратегии управления

Эффективность функционирования основной системы «дорожные условия — транспортные потоки» во многом зависит от стратегии управления дорожным движением и методов ее реализации в различных условиях. Стратегия управления дорожным движением — это путь достижения конечной цели с наиболее эффективным использованием имеющихся методов управления, заданных ресурсов и технических средств.

В общем виде она охватывает порядок и методы выбора управляющих воздействий, инженерных и организационно-технических решений, направленных на достижение конечной цели. Применительно к конкретной дороге стратегия управления включает в себя определение наиболее сложных для движения участков в различные периоды года, оптимальное распределение ресурсов и материально-технических средств для обеспечения требуемого состояния дороги с учетом сложности ее содержания по периодам года и участкам, выбор схем и методов организации движения по участкам дороги и периодам года, выбор оперативных методов воздействия на транспортный поток, порядок введения различных режимов движения на дороге в целом и на отдельных участках, обеспечивающих минимум приведенных дорожно-транспортных затрат.

Таким образом, стратегия управления дорожным движением содержит три взаимосвязанные группы управляющих воздействий: на дорожные условия с целью обеспечения состояния дороги, удовлетворяющего требованиям движения; на организацию движения; на транспортный поток и режим движения с целью обеспечения оптимального в данных условиях режима.

Практически при выборе управляющих воздействий в зависимости от конкретных условий отдают предпочтение одному из следующих стратегических положений: обеспечение безопасности движения и пропускной способности на управляемой дороге и перераспределение транспортного потока по сети прилегающих дорог.

Наиболее приемлемым из них является обеспечение безопасности и пропускной способности путем воздействия на скорость и плотность движущихся потоков и на состояние дороги, обеспечивающей требуемые транспортно-эксплуатационные характеристики.

Важным стратегическим положением является перераспределение транспортных потоков по сети прилегающих дорог путем выдачи рекомендаций о выборе альтернативных маршрутов при дорожно-транспортном происшествии, заторе или высокой плотности на управляемой автомагистрали. Особенно эффективна стратегия альтернативных маршрутов при хорошо развитой дорожной сети. В этом случае представляется возможность воздействовать на выбор маршрута следования, информируя водителей об условиях движения на находящихся впереди участках дороги, или указать обязательный маршрут и тем самым осуществить отвод движения с дороги при внезапных или прогнозируемых заторах, а также неожиданном закрытии отдельных полос или всей проезжей части.

Воздействие на транспортный поток и режим движения может быть прямым или косвенным. Первое касается непосредственно управления автомобилем и базируется на применении электронного оборудования для автоматического регулирования скорости и дистанции между автомобилями и ведения их по заданной полосе движения. Этот способ пока далек от практического осуществления, хотя разработки оборудования для него ведутся во многих странах.

Косвенное воздействие заключается в оказании помощи водителю в принятии решения. Носителями информации в этом 1 случае являются дорожные знаки, указатели, светофоры. Дополнительным каналом информации служит радио. Передаваемая информация может иметь характер обязательной для исполнения или рекомендуемой.

При управлении движением применяется раздельное или совместное ограничение верхнего или нижнего предела скорости и установление рекомендуемой скорости движения. Регламентирование скоростей производится по каждой полосе или по всему направлению в целом.

Ограничение верхнего предела скорости обычно обуславливается требованиями безопасности движения и производится чаще всего при невысокой интенсивности движения. Ограничение нижнего и верхнего пределов скорости способствует созданию равномерного режима движения и применяется в целях повышения безопасности и пропускной способности. Однако такое ограничение трудно выполнимо технически и применяется редко.

Чтобы рассматривать процесс управления системой ДУ-ТП, необходимо разработать ее модель, которая позволит теоретически анализировать движение транспортного потока в реальных условиях. Это означает, что модель должна учитывать возможность изменения параметров транспортного потока, дорожных и метеорологических условий, а также управляющих воздействий.

Построение обобщенной модели структуры и функционирования сложной системы является обязательным этапом любого теоретико-операционного исследования. Выполнение этой задачи может быть разбито на несколько этапов:

создание модели операции, дающей описание (в том числе и математическое) цели, процесса и результатов проведения операции;

описание действий, которые могут привести к достижению цели наилучшим способом;

оценка и сравнение эффективности конкурирующих действий на основании заданных целей;

разработка алгоритмов оптимальных действий и математических методов их поиска.

При разработке стратегии управления режим движения транспортного потока рассматривается как многомерный процесс, для управления которым требуется множество управляющих воздействий как во времени, так и по длине дороги. Поэтому при выборе стратегии управления необходимо рассматривать координированный набор управлений для автомагистрали в целом или для самостоятельных крупных участков.

На эффективность функционирования автомобильной магистрали влияют три принципиально различные категории факторов: условия функционирования магистрали, которые известны заранее и быстро измениться не могут; неизвестные условия или факторы; элементы решения, т. е. значения управляющих параметров, которые необходимо выбрать.

К группе известных факторов в момент времени Т относятся, помимо постоянных параметров дорожных условий, режимы движения по участкам магистрали до момента Т—6Т (где 6Г — время, необходимое для передачи и обработки соответствующей информации). Известны также состояния переменных параметров дорожных условий на время последнего измерения, результаты которого успели пройти обработку к моменту Т.

К группе неизвестных факторов относятся прежде всего режимы движения в последующие моменты времени и изменения факторов дорожных условий с немедленным откликом.

Элементами решения являются рекомендованные скорости по участкам магистрали и полосам движения, разрешение или запрещение смены полос, назначение определенных режимов регулирования въездов, указания дорожной службе и т. д. Элементы решения, принятые на очередном шаге управления, т. е. назначенные на время (Г, T+h), в свою очередь, зависят от элементов решения на предыдущем шаге управления, поскольку несогласованное задание управляющих параметров на различных этапах может привести к нарушению нормального функционирования магистрали. Задача нахождения на каждом шаге управления оптимального набора управляющих решений является главной в системе управления. За шаг или интервал управления целесообразно принять отрезок времени, в течение которого значения управляющих параметров не меняются.

Важнейшим этапом разработки стратегии управления является формирование математической модели транспортного потока, находящегося под воздействием дорожных и метеорологических условий и средств управления. При этом необходимо учитывать ряд особенностей движения транспортного потока:

плотность транспортного потока — важнейшая фазовая переменная — непосредственно измерена быть не может;

выходные параметры системы, в качестве которых выступает преобразованная информация, доставляемая детекторами транспорта (скорость, интервалы) представляет собой многомерный случайный процесс с недостаточно изученными статистическими характеристиками;

для ряда важных управляющих команд и прежде всего для рекомендуемых скоростей движения точное выполнение не гарантируется;

спрос на пользование автомагистралью представляет собой случайный процесс, причем для определения оптимальных управляющих воздействий его необходимо не только оценивать, но и прогнозировать;

поведение внешних воздействий (ДТП, условия окружающей среды) имеет неопределенный характер;

на качество принятых решений существенно влияют случайные помехи, к которым относятся «шум» (искажение) состояния, погрешности принятых моделей, «шум» принятия команд, технические «шумы» детекторов, каналов связи и пр.

Эти особенности позволяют отнести задачу управления движением к задачам управления с неполной информацией в условиях неопределенности и риска.

Взаимодействие системы ДУ-ТП (рис. VIII.1) может быть описано основной диаграммой транспортного потока, которая связывает воедино дорожные и метеорологические условия, средства управления и режимы движения транспортного потока, т. е. входные и выходные параметры комплекса ВАДС.

Распределение желаемых скоростей автомобилей определяется составом движения, эксплуатационными характеристиками автомобилей и психофизиологическим состоянием водителей. Желаемая скорость здесь не связывается с определенным участком дороги, она характеризует возможности автомобиля и намерения водителя.

В зависимости от распределения желаемых скоростей и указаний, данных средствами управления, формируется один из допустимых в рамках данной диаграммы режимов движения на данном участке магистрали. Режим движения характеризуется плотностью потока на участке и функцией распределения фактических, т. е. вынужденных, скоростей. Режим движения зависит от интенсивности входящего на участок потока, которая формирует плотность потока на данном участке и, в свою очередь, интенсивность потока на выходе из участка.

Важным моментом при определении стратегии является выбор критериев управления, т. е. основных показателей работы системы, которые должны являться главными в определенных условиях. Во многих существующих системах основным критерием является минимум нахождения автомобиля в системе, однако указанный критерий не может быть единственным. В зависимости от конкретных условий и задач могут быть определены и соответствующие критерии управления (табл. VIII.1).

Так, в часы пик, когда уровень загрузки автомагистрали превышает оптимальный, в нормальных условиях движения критерием управления будет являться максимальная пропускная способность. Поэтому режим движения как на дороге в целом, так и по отдельным участкам и полосам будет назначаться исходя из условия ее обеспечения. Соответственно будут устанавливаться определенные ограничения на въезды по количеству и составу автомобилей.

Второй случай — уровень загрузки ниже оптимального, движение на дороге свободно, а условия движения благоприятные.

При этом критерием может быть минимум времени нахождения автомобиля в системе и скорость движения будет назначаться максимально допускаемой для каждой полосы движения и типа автомобиля без ограничений на въездах.

В третьем случае критерием будут являться только требования обеспечения безопасности движения. Этот критерий будет применяться во время действия неблагоприятных погодно-климатических факторов и в ночное время. Совершенно очевидно, скорость движения будет назначаться исходя из требований безопасности, хотя она может быть и ниже, чем необходимо по условиям обеспечения минимума нахождения автомобиля в системе или обеспечения максимальной пропускной способности дороги. В этом случае могут быть также наложены ограничения на въезд на автомагистраль как по количеству, так и по составу автомобилей. В реальных условиях движения могут быть и другие критерии управления.

Дата добавления: 2014-01-14