С непрерывным развитием процесса строительства урбанизации проблема городских пробок становится все более серьезной, и ключом к решению проблемы является научная конфигурация существующих дорожных ресурсов, чтобы обеспечить полное удовлетворение растущего спроса на поездки. Исходя из этого, используя интеллектуальный транспорт в качестве отправной точки, во-первых, вводится метод оценки ключевых узлов и участков городской дорожной сети; во-вторых, объясняется идея оптимизации схемы дорожной сети; наконец, с уровня перенаправления и мониторинга движения обсуждается конкретный метод оптимизации схемы дорожной сети для справки.
Интеллектуальная транспортная система (ИТС) — это система мониторинга, управления и оптимизации дорожного движения путем комплексного использования современных информационных технологий и коммуникационных технологий с целью повышения эффективности дорожного движения, уменьшения количества пробок и аварий, а также улучшения условий передвижения городских жителей. Городская дорожная сеть является важным компонентом ИТС, и ключевым моментом для оценки и оптимизации ее планировки является полное использование преимуществ современных информационных технологий и коммуникационных технологий, а также корректировка планировки с помощью анализа данных, моделирования и интеллектуальных стратегий управления движением, чтобы повысить эффективность движения и уменьшить количество заторов и аварий. Исходя из этого, изучается метод оценки и оптимизации планировки городской дорожной сети на основе интеллектуальной системы управления дорожным движением для дальнейшего улучшения качества поездок городских жителей.
-
Оценка планировки городской дорожной сети
- Общая идея
В настоящее время, в условиях быстрого развития экономики и общества, городской дорожной сети трудно эффективно удовлетворять растущий спрос на поездки населения, поэтому оптимизация планировки городской дорожной сети стала предметом пристального внимания в области транспорта [1]. Исходя из этого, для объективной оценки планировки городской дорожной сети используются следующие идеи:
Во-первых, мы выбираем показатели экономической, экологической и социальной выгоды для оценки планировки городской дорожной сети в целом. При разработке системы оценки используются метод сравнительной оценки и метод комплексной оценки экспертов, а общая идея заключается в модернизации существующей дорожной сети и использовании интеллектуальных технологий для повышения интеллектуального и современного уровня дорожной сети, чтобы обеспечить техническую гарантию для улучшения пропускной способности городских дорог. При выборе схемы городской дорожной сети в полной мере учитываются местные политические, социальные, финансовые и культурные факторы, и такие факторы влияния не анализируются, чтобы упростить процесс исследования.
Во-вторых, для полной оценки эффективности планировки дорожной сети выбраны показатели мезоуровня, такие как площадь дорог на душу населения, плотность дорожной сети и связность дорог. Вышеперечисленные показатели являются физическими показателями, изменение которых тесно связано с численностью городского населения, базой и количеством автотранспорта. Если физическая инфраструктура города неблагоприятна, то экономический и социальный эффект от оптимизации планировки городской дорожной сети будет недостаточно значительным, что приведет не только к напрасной трате ресурсов, но и не позволит полностью решить проблему транспортных заторов в городе. Поэтому перед выбором планировки городской дорожной сети исследователям необходимо провести исследование, чтобы понять уровень экономического развития города и дать точное объяснение значения параметров городского движения, на основании чего зарезервировать достаточное пространство для преобразований.
Наконец, поскольку планировка дорожной сети напрямую влияет на режим, временную последовательность и программу городского строительства, при оптимизации планировки дорожной сети городского движения исследователям необходимо проанализировать конкретные проблемы, полностью понять текущую ситуацию развития сети городского движения, проанализировать конкретные проблемы текущих физических показателей и провести глубокий анализ соответствующих проблем. В настоящее время проблемы сосредоточены в физических показателях планировки дорожной сети, нарушениях в проектировании местных узлов и т. д. Длительное существование вышеуказанных проблем приведет к беспрепятственному функционированию транспортной системы, что скажется на экономическом развитии городского транспорта. Ключом к решению этих проблем является улучшение текущей планировки дорожной сети, разработка многоуровневой схемы планировки и принятие новых мер по строительству дорог. Принимая существующие проблемы за отправную точку, предлагается концепция разработки интеллектуальной транспортной системы, которая используется для корректировки схемы расположения городской дорожной сети в режиме реального времени с целью максимального использования преимуществ интеллектуального транспортного ландшафта.
Основным содержанием данного исследования является оптимизация планировки городской дорожной сети, то есть перепроектирование текущей структуры дорожной сети города с акцентом на интеллектуальное проектирование ключевых участков и узлов и реализацию соответствующих функций. В процессе конкретного исследования также оцениваются ключевые факторы, влияющие на качество работы городской дорожной сети, чтобы проанализировать, является ли текущая планировка городской дорожной сети разумной или нет, и на этой основе используются интеллектуальные технологии для реализации научной планировки дорожной сети. После завершения оценки эффективности планировки исследователи могут также оценить эффективность работы текущей системы городской дорожной сети с помощью интеллектуальной системы транспортной сети и разработать целевые меры по улучшению, чтобы поднять пропускную способность и уровень обслуживания участка дороги на новую высоту.
1.2 Методы оценки
1.2.1Ключевые участки дорог
Для ключевых участков дорог используется метод нечеткой оценки. На основе исторических данных о городских дорогах и соответствующих норм в качестве основных показателей для оценки качества работы транспорта принимаются среднее значение коэффициента задержки на ключевых узлах, степень насыщенности и среднее значение скорости движения на ключевых участках дорог.
При анализе коэффициента задержки на ключевых узлах необходимо учитывать не только причину задержки, место и время задержки, но и место и время остановки. В целом, чем больше значение этого показателя, тем более неудовлетворительным является качество работы [2]. Степень насыщенности участка дороги — это соотношение между проектной и фактической интенсивностью движения, которое может свидетельствовать как о качестве эксплуатации, так и об удовлетворенности пользователей. Чем больше значение этого показателя, тем серьезнее противоречие между спросом и предложением движения на данном узле. Чем больше значение этого показателя, тем серьезнее противоречие между переизбытком трафика на узле. Чтобы определить среднее значение скорости транспортного средства, необходимо сначала рассчитать общее расстояние, пройденное транспортными средствами, и общее время в пути, а затем вычислить их соотношение. В целом, чем больше среднее значение скорости транспортного средства, тем более идеальным является состояние эксплуатации и тем ниже стоимость проезда для населения. На практике исследователь должен взять за основу фактическую работу дорожной сети, взять участки дорог с неудовлетворительной работой и важные участки дорог в качестве объектов исследования и определить значения индексов оценки ключевых узлов и участков дорог в соответствии с вышеуказанным методом расчета. После понимания ситуации со всеми ключевыми участками дорожной сети, она будет относиться к структуре дорожной сети и обеспечит надежную основу для добавления интеллектуальных транспортных средств с помощью функций сбора, расчета и регулирования ИТС, чтобы действительно достичь целевого назначения и обеспечить полное использование соответствующих объектов.
1.2.2Ключевые узлы
При определении индексов оценки ключевых узлов исследователи не только учитывают характеристики метода нечеткой оценки, но и анализируют исторические данные городских дорог и соответствующие нормы, и в итоге устанавливают такие индексы оценки, как задержка, насыщенность и коэффициент эффективности. Впоследствии, в соответствии с требованиями техники дорожного движения и спецификациями проектирования городских дорог, узлы были разделены на четыре уровня, а результаты были рассчитаны на основе средневзвешенного показателя для определения уровня измерения.
-
Идеи и
методы оптимизации на основе интеллектуального транспорта
- Идеи оптимизации
Структурное распределение городской дорожной сети похоже на структуру направленного графа ребер и узлов модели теории графов, на основе модели теории графов, следующая формула может быть использована для представления региональной дорожной сети:
Где: V_i — количество перекрестков, включенных в дорожную сеть от начального до конечного пункта;
M_ij — общее количество комбинаций путей от начального до конечного пункта дорожной сети.
Идея оптимизации заключается в следующем: анализируются критические участки и узлы пересечения всех путей от начальной точки до целевой точки. В соответствии с ключевыми участками дорог и узлами пересечения изучите условия для организации интеллектуального движения и скорректируйте транспортный поток на участках дорог и узлах путем добавления интеллектуальных дорожных объектов для улучшения работы транспорта. Если изменение маршрутов движения приводит к проблемам с заторами на других участках дорог или узлах, необходимо расширить масштаб исследования, провести итерационную оптимизацию маршрутов движения в соответствии с затратами и временем, которые могут быть задействованы, и решить, необходимо ли устанавливать дополнительные интеллектуальные транспортные средства в более широком диапазоне или на более глубоком уровне [3]. После установки интеллектуальных транспортных средств на ключевых участках дорог и перекрестках необходимо проанализировать состояние работы дорожной сети, и если эффект улучшения не является удовлетворительным, необходимо проанализировать причины проблемы и скорректировать физическую структуру дорожной сети или использовать другие способы оптимизации дорожной сети, чтобы обеспечить бесперебойную и эффективную работу дорожной сети.
2.2 Методы оптимизации
2.2.1Перенаправление движения
Городские дороги можно разделить на ответвления, второстепенные, главные и скоростные на четырех уровнях, а функциональное расположение, конкретные роли и требования к дорогам разных уровней определяются свойствами земли и конкретным местоположением. Например, скоростная дорога — это дорога, соединяющая различные регионы и обеспечивающая высокоскоростное движение в каждом регионе, и ее функция заключается в основном в сокращении временного и пространственного расстояния между городами и поселками. Магистральные и скоростные дороги образуют транспортные коридоры, а основная функция второстепенных дорог — сбор и распределение трафика, которые могут быть объединены с боковыми дорогами с функциями подъезда для сбора трафика в окрестностях.
В последние годы под влиянием урбанизации количество автомобилей, принадлежащих городским жителям, увеличивается, и число автомобилей растет быстрее, чем общие темпы роста дорожных ресурсов. В период ежедневных пиковых нагрузок на дорогах часто возникают заторы, что приводит к снижению комфорта передвижения, увеличению потребления энергии, увеличению времени в пути, а также к загрязнению окружающей среды, дорожно-транспортным происшествиям и другим проблемам. Традиционные способы решения проблемы заторов на магистральных дорогах включают в себя регулирование движения и оптимизацию морфологии дорожной сети с целью перенаправления трафика.
Однако в своевременности этих мер есть очевидные недостатки. Возьмем в качестве примера города с полосатой структурой, формирование которых связано с топографией рельефа, с общими характеристиками больших горизонтальных пролетов и ограниченного числа подъездных коридоров, поэтому в периоды пиковой нагрузки, будь то центр городского района, торговая зона или прилегающие районы, возникают ситуации интенсивного движения, и для достижения цели отвода транспорта обычно требуется управление движением. Однако существует фиксированная схема управления движением, и только принятие таких мер, как ограничение движения, организация движения или управление сигналами, в зависимости от ситуации, позволяет достичь желаемого эффекта отвода. Когда на первоначальном пути движения возникают заторы, водителям приходится выбирать новый путь, основываясь на своем многолетнем опыте управления транспортными средствами, что косвенно свидетельствует о том, что эффект отвода дороги в основном зависит от опыта и выбора водителей. В условиях координации транспортного средства и дороги интеллектуальная дорожная система может ссылаться на данные, предоставляемые клиентским терминалом, который может отражать интенсивность дорожного движения в реальном времени до того, как водитель официально отправится в путь, и первоначально определить путь движения. После того как водитель выезжает на дорогу, система может рассчитать время в пути в соответствии с данными о текущем и альтернативном маршруте в реальном времени и достичь цели эффективного перенаправления движения посредством мгновенного взаимодействия, чтобы повысить общий уровень обслуживания и пропускную способность дороги и помочь водителям сэкономить время в пути при условии обеспечения эффективности движения.
2.2.2Мониторинг дорожного движения
Система координации движения транспортных средств по дорогам состоит из системы управления движением, блока обнаружения окружающей среды, сервера управления, устройства, установленного на транспортном средстве, и системы мониторинга [4]. Блок обнаружения окружающей среды отвечает за определение состояния движения и дорожной обстановки, сбор информации о движении в реальном времени и загрузку данных на платформу управления через технологию беспроводной связи, которая определяет оптимальный маршрут в соответствии с результатами расчетов. В период пиковой нагрузки количество транспортных средств в региональной дорожной сети увеличивается в геометрической прогрессии, поэтому необходимо в режиме реального времени вычислять, подходит ли маршрут. На основе местоположения транспортных средств и соответствующих временных узлов обратная связь в режиме реального времени с информацией о дорожном движении используется для обеспечения оптимального пути следования путем многократного расчета и корректировки маршрута.
Заключение
Во-первых, данные о дорожном движении в интеллектуальной транспортной системе (ИТС) позволяют оценить городскую дорожную сеть на основе данных, выявить узкие места в движении, точки заторов и зоны, подверженные авариям, и тем самым обеспечить основу для оптимизации схемы дорожной сети. Во-вторых, программное обеспечение для имитации и моделирования движения может использоваться для виртуального моделирования городских дорожных сетей, имитации транспортных потоков при различных сценариях, оценки эффективности вариантов планировки и определения оптимальных решений. В-третьих, для регулирования транспортного потока в режиме реального времени, уменьшения заторов и задержек, а также повышения общей эффективности дорожной сети можно использовать интеллектуальные стратегии управления дорожным движением, такие как интеллектуальная синхронизация сигналов и оптимизированное расположение полос. В-четвертых, при оптимизации схемы дорожной сети необходимо учитывать интеграцию различных видов транспорта и оптимизировать взаимодействие и связь различных видов транспорта, чтобы повысить общую эффективность движения и удобство поездок.
Литература:
- Дао Баоцюань, Лю Цзин, Ма Чао и др. Исследование реформы преподавания курса «Проектирование и интеграция интеллектуальных транспортных систем» на основе инженерной сертификации [J]. Наука и техника ветра, 2023(28):100–102.
- Ду Хунмин, Танг Ши. Разработка и применение облачной платформы данных для многосегментной интеллектуальной системы управления городским железнодорожным транспортом [J]. Исследования городского железнодорожного транспорта, 2023(10):176–181+188.
- Юнь Вэньцзе, Ли Миньхань, Сюй Юн и др. Интеллектуальная система эксплуатации и обслуживания инфраструктуры городского железнодорожного транспорта на основе комплексного применения режима «одно транспортное средство + одна платформа» [J]. Исследования городского железнодорожного транзита, 2023(10):162–167.
- Коу Шихао, Яо Яо., Чжэн Хун, и др. Оценка планировки городского движения в Китае на основе данных о дорожной сети и теории сложных графов [J]. Журнал информационной науки о Земле, 2021(5):812–824.
