Спосіб вибіркового моніторингу просторово-часового розподілу автотранспортних потоків у вулично-дорожній мережі міста

Реферат: Спосіб вибіркового моніторингу просторово-часового розподілу автотранспортних потоків у вулично-дорожній мережі міста, за яким на ділянках вулично-дорожньої мережі проводять моніторинг інтенсивності автотранспортних потоків. На репрезентативній елементарній ділянці відповідної однорідної групи елементарних ділянок вулично-дорожньої мережі здійснюють неперервний автоматичний моніторинг часового розподілу інтенсивності автотранспортних потоків детекторами транспорту для оптимізації вибіркового моніторингу інтенсивності автотранспортних потоків на елементарних ділянках відповідних однорідних груп з дискретністю, встановленою на репрезентативній ділянці даної однорідної групи. UA 95712 U (12) UA 95712 U UA 95712 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб вибіркового моніторингу просторово-часового розподілу автотранспортних потоків у вулично-дорожній мережі міста відноситься до галузі транспортні системи міста і може бути застосований для проведення моніторингу інтенсивності автотранспортних потоків. Існує спосіб дослідження параметрів дорожнього руху [1], який передбачає встановлення відеореєстратора у необхідному для проведення обстежень автотранспортних потоків місці. Наведений спосіб [1] не дозволяє реалізувати вибірковий метод обстеження автотранспортних потоків, оскільки не передбачає створення статистично значимої вибіркової сукупності ділянок вулично-дорожньої мережі, на яких проводяться обстеження автотранспортних потоків з метою поширення отриманих результатів на всю сукупність (генеральну) ділянок вулично-дорожньої мережі міста. Для проведення натурних обстежень автотранспортних потоків у міській мережі широко застосовуються прийоми та способи вибіркового обстеження. На сьогодні доведено, що вибірковий метод - це один із ефективних методів обстеження автотранспортних потоків у вулично-дорожній мережі міста. Зокрема, в роботі [2] вибірковий метод визначає тривалість обстеження автотранспортних потоків на ділянках вулично-дорожньої мережі, встановлює їх дискретність з урахуванням точності та надійності отриманих результатів. Для поширення результатів вибіркових обстежень за період часу їх проведення на весь період моніторингу автотранспортних потоків застосовується емпіричний перехідний коефіцієнт, який згладжує коливання інтенсивності потоку з плином часу. Такий підхід вибіркового моніторингу автотранспортних потоків вимагає наявності емпіричного перехідного коефіцієнта згладжування інтенсивності потоку для всіх ділянок вулично-дорожньої мережі. Крім того, значення даного коефіцієнта може бути встановлене лише за наявності даних, отриманих при неперервному обстеженні автотранспортних потоків на відповідній ділянці. У зв'язку з цим, втрачається сенс вибіркового обстеження. У випадку, якщо значення емпіричного перехідного коефіцієнта згладжування інтенсивності потоку отриманого на відповідній ділянці поширювати на інші ділянки вулично-дорожньої мережі, то це призведе до великих похибок обстеження автотранспортних потоків. За найближчий аналог корисної моделі прийнято спосіб обстеження автотранспортних потоків і прогнозування навантаження мережі міських вулиць та доріг [3], за яким на ділянках вулично-дорожньої мережі проводять моніторинг інтенсивності автотранспортних потоків. При цьому моніторинг проводиться лише на ділянках найбільш завантажених магістралей, з визначеним характером рухомого складу в дні (періоди), які характеризуються стабільністю автотранспортних потоків. Спосіб [3] не передбачає встановлення репрезентативних ділянок вулично-дорожньої мережі, які відображають реальні структурні ознаки міської мережі, що впливають на характер та параметри розподілу автотранспортних потоків і утворюють статистично значиму вибіркову сукупність ділянок. Крім того, процедура застосування вибіркового методу, передбачає встановлення тривалості окремого спостереження, та їх кількості за весь період моніторингу автотранспортних потоків (дискретність спостереження). Відповідно до цього, спосіб [3] повною мірою не відповідає процедурі вибіркового методу, оскільки тривалість спостереження пропонується як фіксована величина, яка визначається в залежності від групи поселення (найзначніші, значні міста; великі міста; середні, малі міста) та кількості смуг руху, а їх дискретність на весь період моніторингу не передбачається взагалі. В основу запропонованої корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб вибіркового обстеження автотранспортних потоків на ділянках вулично-дорожньої мережі, що дозволить здійснювати оптимальний просторово-часовий моніторинг інтенсивності автотранспортних потоків у вулично-дорожній мережі міста. Поставлена задача вирішується тим, що на репрезентативній елементарній ділянці відповідної однорідної групи елементарних ділянок вулично-дорожньої мережі здійснюється неперервний автоматичний моніторинг часового розподілу інтенсивності автотранспортних потоків детекторами транспорту для оптимізації вибіркового моніторингу інтенсивності автотранспортних потоків на елементарних ділянках відповідних однорідних груп з дискретністю, встановленою на репрезентативній ділянці даної однорідної групи. На репрезентативній елементарній ділянці вулично-дорожньої мережі, детекторами транспорту здійснюється неперервний автоматичний моніторинг інтенсивності автотранспортних потоків, що дозволяє побудувати емпіричний часовий ряд інтенсивності руху. Емпіричний часовий ряд описують поліноміальними моделями, для яких встановлюються відповідні параметри (р - ступінь моделі, а - коефіцієнт згладжування), що залучаються в прогностичній моделі вибіркового моніторингу інтенсивності автотранспортних потоків. Для встановлення міри точності вибіркового моніторингу отримані емпіричні часові ряди 1 UA 95712 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 розглядаються з різною тривалістю (тривалість окремого спостереження) та дискретністю спостережень (кількість окремих спостережень) за весь період моніторингу. Вибіркові обстеження автотранспортних потоків реалізуються з різною мірою точності, яка залежить від заданої тривалості (тривалість окремого спостереження) та дискретності спостережень (кількість окремих спостережень) за весь період моніторингу. Крім того, поставлена задача вирішується тим, що репрезентативні елементарні ділянки вулично-дорожньої мережі знаходяться шляхом покрокової ітераційної процедури: крок 1 розбиття вулично-дорожньої мережі на елементи за категоріями відповідно до діючої класифікації вулиць та доріг, на основі зведеної інвентаризаційної відомості міста; крок 2 - розбиття елементів вулично-дорожньої мережі на елементарні ділянки з фіксованими структурними ознаками, що визначають характер та параметри розподілу автотранспортних потоків; крок 3 - формування однорідних груп елементарних ділянок вулично-дорожньої мережі з подібними груповими структурними ознаками; крок 4 - встановлення характеру та параметрів розподілу індивідуальної структурної ознаки в межах сформованих однорідних груп елементарних ділянок вулично-дорожньої мережі; крок 5 - знаходження репрезентативної елементарної ділянки вулично-дорожньої мережі за характером та параметрами розподілу індивідуальної структурної ознаки в межах сформованих однорідних груп. Покрокова ітераційна процедура знаходження репрезентативних ділянок вулично-дорожньої мережі: Крок 1. Проводиться розбиття вулично-дорожньої мережі на елементи (вулиці, дороги) за категоріями відповідно до діючої класифікації вулиць та доріг на основі зведеної інвентаризаційної відомості міста. Крок 2. Проводиться розбиття всіх елементів міської мережі на елементарні ділянки, яким властиві відповідні групові та індивідуальні структурні ознаки. Як групові структурні ознаки розглядаються: структурна конфігурація елементарної ділянки – будова елементарної ділянки, яка визначається схемою (Х-подібне, Т-подібне, У-подібне та ін.) і типом (регульоване, нерегульоване) утворених перехресть на її кінцівках; - параметри поперечного профілю проїзної частини елементарної ділянки - кількість смуг руху, ширина однієї смуги тощо. Як індивідуальна структурна ознака розглядаються параметри повздовжнього профілю проїзної частини елементарної ділянки - протяжність, ухил тощо. Крок 3. Формуються однорідні групи, що містять елементарні ділянки вулично-дорожньої мережі зі спільними груповими структурними ознаками на основі комбінаторного методу, який дозволяє встановити можливі конфігурації елементів вихідної множини елементарних ділянок вулично-дорожньої мережі та побудувати їх розподіли у вигляді комбінаторних конфігурацій однорідних груп. Крок 4. Будуються емпіричні функції розподілу елементарних ділянок вулично-дорожньої мережі в межах сформованих однорідних груп за індивідуальною структурною ознакою. Характер та параметри розподілу (математичне сподівання, дисперсія) визначають середні статистичні значення індивідуальної структурної ознаки (протяжність, ухил тощо), які є центрами тяжіння (ядрами) сформованих однорідних груп, що використовують при ідентифікації репрезентативних елементарних ділянок. Крок 5. Ідентифікуються репрезентативні елементарні ділянки ієрархічним методом кластерного аналізу. При проведенні кластерного аналізу залучаються структурні ознаки ядер сформованих однорідних груп. Це дозволяє в межах сформованих груп із всієї сукупності досліджуваної множини елементарних ділянок вулично-дорожньої мережі виділити ті елементарні ділянки, структурні ознаки яких максимально наближаються до їх центрів тяжіння. Вибірковий моніторинг часового розподілу інтенсивності автотранспортних потоків на репрезентативній елементарній ділянці вулично-дорожньої мережі продемонстровано на прикладі застосування поліноміальної прогностичної моделі. Як вихідні дані використовуються фактичні значення інтенсивності (It) автотранспортних потоків, для яких встановлені параметри емпіричного 1 2 часового ряду (експоненціальні середні першого S t (І) та другого S t (І) порядку) та розраховані прогностичні значення інтенсивності (It) автотранспортних потоків. Оцінка похибки моделі (Et), як відносна різниця між фактичними та прогностичними значеннями інтенсивності автотранспортних потоків, дає можливість оптимізувати коефіцієнт згладжування (). Розрахунки за адаптивними поліноміальними прогностичними моделями емпіричного часового ряду інтенсивності 2 UA 95712 U автотранспортних потоків на репрезентативній елементарній ділянці дозволили встановити оптимальні параметри поліноміальної моделі: р=1, =0,5 (табл.1). Таблиця 1 Прогностична поліноміальна модель (р=1, =0,5) часового ряду інтенсивності автотранспортних потоків на репрезентативній елементарній ділянці Час № п/н моніторинг у, хв. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фактичне значення інтенсивності, It, авт./год. 250 230 240 380 400 390 470 520 562 660 640 670 Експоненціальні середні Першого Другого порядку порядку 2 2 S t (I) S t (I) 185,28 130,89 207.64 169,26 223,82 196,54 301,91 249,23 350,95 300,09 370,48 335,28 420,24 377,76 470,12 423,94 516,06 470,00 588,03 529,01 614,01 571,51 642,01 606,76 Прогностичне значення інтенсивності, * І t,авт./год. 209 294 284 278 407 453 441 505 562 608 706 699 Похибка, Et 0,16 0,26 0,17 0,26 0,03 0,15 0,06 0,02 0,00 0,08 0,09 0,04 Міра точності часового розподілу інтенсивності автотранспортних потоків на репрезентативній елементарній ділянці для заданої тривалості (тривалість окремого спостереження) та дискретності спостережень (кількість окремих спостережень) за весь період моніторингу представлена в табл.2. Міра точності оцінюється сумарною похибкою моделі, побудованої для відповідної тривалості та дискретності спостережень. 10 Таблиця 2 Міра точності часового розподілу інтенсивності автотранспортних потоків на репрезентативній елементарній ділянці № п/н 1 2 3 15 20 Тривалість окремого спостереження, хв. 5 5 5 Дискретність спостережень Міра точності 12 6 4 1,39 1,56 1,74 Джерела інформації: 1. UA 79573 U /Спосіб дослідження параметрів дорожнього руху /І.В. Паснак, В.Л. Душенко, П.Я. Яцків - u201212532; заявл. 02.11.2012; опубл. 25.04.2013, Бюл. № 8. 2. Основы теории выборочного метода обследования интенсивности движения транспорта на сети городских улиц и дорог /А.В. Толок, Д.В. Фесенко, Д.В. Куевда //Вісті Автомобільнодорожнього інституту - 2011 - № 2 (13). - С. 73-81. 3. Обследования транспортных потоков и прогнозирование нагрузки сети городских улиц и дорог (Пособие П2-99 к СНБ 3.03.02-97). Разработчики: "Белниипградостроительства" - Глик Ф.Г., Брандин С.А., Борисик И.С. -Минск: Минстройархитектуры Республики Беларусь, 1999, 56 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 1. Спосіб вибіркового моніторингу просторово-часового розподілу автотранспортних потоків у вулично-дорожній мережі міста, за яким на ділянках вулично-дорожньої мережі проводять моніторинг інтенсивності автотранспортних потоків, який відрізняється тим, що на репрезентативній елементарній ділянці відповідної однорідної групи елементарних ділянок 3 UA 95712 U 5 10 15 вулично-дорожньої мережі здійснюється неперервний автоматичний моніторинг часового розподілу інтенсивності автотранспортних потоків детекторами транспорту для оптимізації вибіркового моніторингу інтенсивності автотранспортних потоків на елементарних ділянках відповідних однорідних груп з дискретністю, встановленою на репрезентативній ділянці даної однорідної групи. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що репрезентативні елементарні ділянки вуличнодорожньої мережі знаходяться шляхом покрокової ітераційної процедури: крок 1 - розбиття вулично-дорожньої мережі на елементи за категоріями відповідно до діючої класифікації вулиць та доріг, на основі зведеної інвентаризаційної відомості міста; крок 2 - розбиття елементів вулично-дорожньої мережі на елементарні ділянки з фіксованими структурними ознаками, що визначають характер та параметри розподілу автотранспортних потоків; крок 3 - формування однорідних груп елементарних ділянок вулично-дорожньої мережі з подібними груповими структурними ознаками; крок 4 - встановлення характеру та параметрів розподілу індивідуальної структурної ознаки в межах сформованих однорідних груп елементарних ділянок вулично-дорожньої мережі; крок 5 - знаходження репрезентативної елементарної ділянки вулично-дорожньої мережі за характером та параметрами розподілу індивідуальної структурної ознаки в межах сформованих однорідних груп. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4