Настройка светофорных фаз с помощью имитационной модели

Проблема пробок, к сожалению, знакома уже не только жителям мегаполисов. Конечно, часто пробка образуется из-за реальной нехватки пропускной способности участка дороги. Однако вдвойне обидно, когда причиной пробок служит плохая организация или неэффективное регулирование движения.

Типичный пример такой неэффективности – плохо настроенные светофорные фазы. Часто бывает так, что драгоценные «зеленые» секунды включаются тогда, когда они никому не нужны. И наоборот, красный свет заставляет резко тормозить целую «пачку» приближающихся к перекрестку машин. Такие светофоры легко могут превратить езду по прямой и широкой улице в мучение, заставляя то и дело тормозить, каждый раз сокрушаясь о потерянных секундах.

Такой «рваный» режим езды ударяет не только по нервам водителей, но и по их кошельку – ведь при разгоне тратится в 2-3 раза больше топлива, чем при езде с постоянной скоростью.

Решение проблемы – настройка фаз светофоров с учетом нескольких последовательно расположенных светофорных объектов. Такую настройку называют зеленой волной. Принцип зеленой волны такой: группа машин формируется на первом перекрестке и проезжает участок из нескольких перекрестков на последовательно включающийся зеленый свет.

Конечно, зная скорость потока и расстояния между перекрестками, можно быстро прикинуть алгоритм переключения сигналов для организации зеленой волны. Однако такой расчет, скорее всего, не позволит учитывать следующие факторы:

  • Изменение скорости машин в «зеленой волне» под влиянием машин, поворачивающих с прилегающих улиц
  • Нелинейный характер потока на разгоне после включения зеленого сигнала (на первых секундах перекресток проезжает меньше машин, чем тогда, когда поток стабилизировался)
  • Перестроения и обгоны при движении
  • Разброс скоростей и ускорений машин в потоке

Эти факторы учитываются в имитационной модели приведенной ниже. В ней исследуется возможность настройки зеленой волны на Димитровградском шоссе в Ульяновске. За основу взят реальный план участка и существующие настройки светофорных фаз.

С помощью модели путем перебора длительностей зеленых фаз и сдвигов были рассчитаны оптимизированные фазы, позволяющие участку работать в режиме зеленой волны. Для каждого из вариантов проведен имитационный эксперимент с идентичными потоками машин.

Модель показывает, что при измененных настройках светофоров машины проезжают участок со средней скоростью 31.6 км/ч (против 28.4 км/ч при существующих настройках фаз) – разница более 10%. Еще более показательной является статистика среднего количества остановок за проезд всего участка: 1.1 против 1.9.

Модель, с помощью которой проводилось исследование:

Навигация по модели:

  • CTRL + колесо мыши – изменение масштаба
  • Мышь с зажатой правой клавишей – перемещение по модели
  • Дополнительно удобно использовать ссылки быстрого перехода по карте в правом верхнем углу окна модели

Перед запуском моделирования можно выбрать существующие или оптимизированные фазы, а также настроить фазы вручную. Окно настройки светофорных фаз в модели показано на рисунке:

Светофорное регулирование настраивается путем установки длительности фаз зеленого и красного света на каждом светофоре в соответствующих полях ввода, а также смещения фазы относительно начала моделирования.

Comments are closed.