Передумови синхронізації колективного руху автотранспортних потоків на ділянках серпантину (у шпильках) автомобільних доріг

Abstract

Синхронізація колективного руху автотранспортних засобів у складі потоків на спеціальних ділянках автомобільних доріг є однією з найактуальніших проблем в умовах зростаючої інтенсивності автотранспортних потоків. Метою дослідження є підвищення рівнів безпеки транспортно-технологічних процесів на ділянках серпантину (шпильках) автодорожньої мережі шляхом синхронізації колективного руху автотранспортних засобів у трафіку. Відповідно до поставленої мети визначено такі завдання: розробити топологічну форму допоміжних кривих траси автомобільної дороги на ділянках серпантинів І-ого та ІІ-ого родів; визначити топологічні розміри мінімально допустимої відстані контуру аверсного боку деревно-чагарникової газо-пилозахисної лісосмуги до осі проїжджої частини автомобільної дороги на ділянках серпантинів. Дослідження проводилися на підставі методів аналітичної геометрії на площині та з урахуванням топологічних особливостей алгебраїчних функцій, якими описувалися траєкторії градієнтів руху потоків «широких рухомих кластерів» автотранспортних засобів. Апріорі встановлено, що відповідно до теорії трьох фаз автотранспортних потоків, яку запропоновано Б. Кернером, розсинхронізація колективного руху автотранспортних засобів у складі транспортних потоків на ділянках з особливими умовами руху призводить до порушення когерентності цих потоків. Синхронізований автотранспортний потік перетворюється на «широкий рухомий кластер автомобілів». Така розсинхронізація призводить не лише до порушення стабільності режимів транспортно-технологічного процесу, але і зумовлює зниження рівнів безпеки руху та інтенсифікацію емісії аерозолів газо-пилових викидів, які продукуються потоками автотранспортних засобів. За результатами досліджень розроблено топологічні параметри та двомірну графічну модель можливого варіанту транспортно-технологічної оптимізації автодорожньої мережі у «шпильках» серпантинів. Визначено конструкційну відстань контуру аверсного боку деревно-чагарникової газо-пилозахисної смуги до осі проїжджої частини автомобільної дороги залежно від кута повороту автодороги. Відповідно, запропонована оптимізація конструкційних параметрів автодорожньої мережі у «шпильках» серпантинів передбачає можливість синхронізації колективного руху автотранспортних засобів у складі транспортних потоків, що забезпечує стабілізацію виконання транспортно-технологічних операцій і, як наслідок, підвищує загальний рівень безпеки автотранспортного комплексу. Подальші дослідження мають бути спрямовані на забезпечення безпечних транспортно-технологічних режимів функціонування автотранспортного комплексу в умовах зростання частки автономних роботизованих безпілотних автотранспортних засобів у складі автотранспортних потоків.

Synchronization of the collective movement of vehicles in the composition of flows in special sections of motor vehicles is one of the most pressing problems in the context of increasing intensity of motor traffic. The aim of the study is to increase the levels of safety of transport and technological processes on sections of serpentine (studs) of the road network by synchronizing the collective movement of vehicles in traffic. According to the stated goal the following tasks are defined: to develop a topological form of auxiliary curves of the highway route on the sections of serpentines of the 1st and 2nd kind; determine the topological dimensions of the minimum permissible distance of the contour of the obverse side of the shrubbery gas-dust-protective forest belt to the axis of the carriageway on the serpentine sections. The researches were carried out on the basis of methods of analytical geometry on a plane and taking into account the topological features of algebraic functions, which described the trajectories of the gradients of the movement of flows of «wide moving clusters» of vehicles. It was established a priori that, according to the theory of the three phases of motor traffic, proposed by B. Kerner, the desynchronization of the collective movement of vehicles in the composition of traffic flows at sections with special traffic conditions leads to a violation of the coherence of these flows. The synchronized traffic flow is transformed into a «wide moving vehicle cluster». Such desynchronization not only breaks the stability of the modes of transport and technological process, but also causes a decrease in the levels of traffic safety and intensification of the emission of aerosols of gas-dust emissions produced by the flows of vehicles. According to the results of researches, topological parameters and a two-dimensional graphical model of a possible variant of transport and technological optimization of the road network in «studs» of serpentines were developed. The design distance of the contour of the obverse side of the wood-bush gas-dust lane to the axis of the carriageway is determined depending on the angle of turn of the highway. Accordingly, the proposed optimization of the design parameters of the road network in the "studs» of serpentines provides for the possibility of synchronization of collective traffic of vehicles in the composition of traffic flows, which provides stabilization of the implementation of transport and technological operations and, as a consequence, increases the overall level of safety of the motor complex. Further research should be aimed at ensuring the safe transport and technological modes of operation of the motor transport complex in the conditions of growth of the share of autonomous robotic unmanned vehicles in the composition of motor transport flows.

Синхронизация коллективного движения автотранспортных средств в составе потоков на специальных участках автомобильных дорог является одной из самых актуальных проблем в условиях растущей интенсивности автотранспортных потоков. Целью исследования является повышение уровня безопасности транспортно-технологических процессов на участках серпантина (шпильках) автодорожной сети путем синхронизации коллективного движения автотранспортных средств в трафике. Согласно поставленной цели определены следующие задачи: разработать топологическую форму вспомогательных кривых трассы автомобильной дороги на участках серпантинов I-ого и II-го родов; определить топологические размеры минимально допустимого расстояния контура аверсной стороны древесно-кустарниковой газо-пылезащитной лесополосы к оси проезжей части автомобильной дороги на участках серпантинов. Исследования проводились на основании методов аналитической геометрии на плоскости и с учетом топологических особенностей алгебраических функций, которыми описывались траектории градиентов движения потоков «широких подвижных кластеров» автотранспортных средств. Априори установлено, что согласно теории трех фаз автотранспортных потоков, предложенной Б. Кернером, рассинхронизация коллективного движения автотранспортных средств в составе транспортных потоков на участках с особыми условиями движения приводит к нарушению когерентности этих потоков. Синхронизирован автотранспортный поток превращается в «широкий подвижный кластер автомобилей». Такая рассинхронизация приводит не только к нарушению стабильности режимов транспортно-технологического процесса, но и приводит к снижению уровней безопасности движения и интенсификацию эмиссии аэрозолей газо-пылевых выбросов, продуцируемых потоками автотранспортных средств. По результатам исследований разработаны топологические параметры и двухмерную графическую модель возможного варианта транспортно-технологической оптимизации автодорожной сети в «шпильках» серпантинов. Определено конструкционное расстояние контура аверсной стороны древесно-кустарниковой газо-пылезащитной полосы к оси проезжей части автомобильной дороги в зависимости от угла поворота автодороги. Соответственно, предложенная оптимизация конструктивных параметров автодорожной сети в «шпильках» серпантинов предусматривает возможность синхронизации коллективного движения автотранспортных средств в составе транспортных потоков, обеспечивает стабилизацию выполнения транспортно-технологических операций и, как следствие, повышает общий уровень безопасности автотранспортного комплекса. Дальнейшие исследования должна быть направлена на обеспечение безопасных транспортно-технологических режимов функционирования автотранспортного комплекса в условиях роста доли автономных роботизированных беспилотных автотранспортных средств в составе автотранспортных потоков.