Модель управления системой дорожные условия - транспортные потоки

Комплекс ВАДС и систему ДУ – ТП можно рассматривать как децентрализованную систему обслуживания со случайными стохастическими входами. К этим входам относят спрос на пользование дорогами со стороны транспортного потока, т.е. его интенсивность и состав движения N = f (ТП), а также возмущающие воздействия окружающей среды = f (C). Модель двухуровневого управления функционированием системы ДУ – ТП включает в себя стратегическое, или программное, и оперативное, или текущее, управление.

Модель состоит из следующих основных блоков (рис. 2.3):

1 - нормативные характеристики параметров дороги (НПД); 2 - проектные характеристики параметров дороги (ППД); 3 - сумматор (сравнитель) первого уровня управления; 4 - блок выбора оптимальных управляющих решений I уровня

(ОУI); 5- нормативные характеристики состояния дорог (НСД); 6 - фактические характеристики состояния дороги (ФСД); 7 - сумматор II уровня управления; 8 - блок выбора оптимальных решений II уровня (ОУII).

I уровень управления (стратегическое или программное) системой ДУ – ТП состоит в назначении и выборе параметров и характеристик дороги на стадии

проектирования и в полноте реализации этих решений в процессе строительства или реконструкции. Сюда же входит обоснование мощности и ресурсов дорожно-эксплуатационной службы для обеспечения требуемого уровня содержания дороги, исходя из принятых проектных решений в конкретных условиях эксплуатации дороги.

II уровень управления (оперативное или текущее) состоит в назначении и

реализации мероприятий по содержанию и ремонту дороги, организации и обеспечению безопасности движения в период эксплуатации.

Большое влияние на эффективность второго уровня управления оказывают

основные параметры и характеристики дороги, принятые на первом уровне ( и - принятые на I уровне и влияющие на фактическое состояние и нормативные требования к состоянию дороги).).

Выходными характеристиками модели управления являются конечные показатели функционирования комплекса ВАДС и системы ДУ–ТП: приведенные затраты (Е), себестоимость перевозок (S), производительность автомобилей (П), скорость (v), безопасность движения (К_а) и др.

Рис. 2.3. Модель двухуровневого управления функционированием системы ДУ-ТП

Алгоритм управления системой ДУ–ТП состоит в следующем. На основе анализа многолетнего опыта работы дорог с различной интенсивностью движения в различных природно-климатических условиях разрабатывают технические нормативы и требования проектирования дорог (ГОСТ, СНиП), которые должны обеспечивать принятые в нормах выходные характеристики функционирования системы ДУ–ТП (вектор х₁). Эти выходные характеристики могут быть обеспечены только при определенных нормативах содержания дорог и организации движения (НСД), которые принимаются в проекте. На стадии проектирования, исходя из перспективной интенсивности и состава движения (вектор N = f (ТП)) и погодно-климатических условий (вектор = f (C)), определяют фактические проектные параметры дороги (ППД), которые должны обеспечивать проектные выходные параметры функционирования комплекса (вектор х).

Проектирование обычно идет методом подбора оптимального варианта и определения рассогласования, т.е. отличия проектных значений выходных параметров от нормативных. При наличии этого рассогласования принимают оптимальное управляющее воздействие I уровня ОУI, т.е. вносят коррективы в проектные решения. Переменными I уровня управления являются основные технические параметры и характеристики дорожно-эксплуатационной службы.

Особое место на первом уровне управления занимает этап создания дороги с принятыми проектными показателями, т.е. этап строительства. От полноты и точности реализации проектных решений, их улучшения или ухудшения в процессе строительства во многом зависит качество будущей дороги.

На II уровне управления, исходя из фактического технического уровня построенной дороги (векторы ), фактической интенсивности и состава движения, реальных погодно-климатических условий и уровня содержания дороги, формируется ее фактическое состояние (ФСД) и выходные характеристики функционирования комплекса ВАДС (вектор у). Сравнивая эти характеристики с нормативными (вектор у_Ф), в блоке 7 определяют рассогласование второго уровня управления В зависимости от его величины назначают управляющее воздействие второго уровня (U_II) или первого уровня (U_I)

К числу переменных второго уровня относят характеристики состояния дороги, организации движения и уровня содержания (прочность, ровность сцепные качества, разметка, знаки, скользкость, снежные отложения и т.д.).

Многие рассогласования могут быть устранены средствами содержания дорог, т.е. воздействиями второго уровня. При возрастании интенсивности движения и воздействий погодно-климатических условий, которые, постепенно накапливаясь, приводят к ухудшению состояния дороги, управляющие воздействия II уровня не обеспечивают нормального функционирования.

Требуется управляющее воздействие I уровня - ремонт или реконструкция дороги, что приводит к изменению постоянных параметров и основных транспортно-эксплуатационных характеристик дороги, т.е. параметров аппарата обслуживания. При отсутствии управляющих воздействий в начальной стадии происходит самоуправление или саморегулирование, которое выражается в изменении скорости движения транспортного потока и пропускной способности.

Между выходными характеристиками и вектором спроса N есть обратная связь Z. Чем лучше дорога, тем больше она привлекает автомобилей и наоборот.

Математическая модельзадачи управления системой ДУ - ТП относится к классу задач о принятии решения в условиях неопределенности, поскольку успех управления зависит от трех групп факторов и условий:

• заранее известные условия (например, район проложения дороги, его природные условия);

• условия, зависящие от управляющего органа или задаваемые им элементы решения, которые могут изменяться в заранее заданных пределах (геометрические параметры дороги, уровень ее содержания и т.д.);

• неизвестные в каждый данный момент факторы (например, метеорологические условия, интенсивность и состав движения и т.д.).

Как следует из модели и алгоритма управления функционирования системой ДУ – ТП основным этапом формирования качества этого функционирования является проектирование дороги.

Однако во многих случаях при проектировании дорог условия их будущей эксплуатации учитываются плохо, параметры и характеристики дорог рассчитываются только на обеспечение движения в теплое время года, а условия движения в неблагоприятные осенне-весенние и зимние периоды не учитываются.

Проектные организации освобождены от ответственности за транспортно-эксплуатационные характеристики дорог в процессе эксплуатации.

Недостаточная изученность всего многообразия реальных условий работы дорог, их неполный учет или пренебрежение ими при проектировании и строительстве наносят значительный ущерб транспортно-эксплуатационным показателям дорог в процессе эксплуатации.

Дорожно-эксплуатационная служба вынуждена устранять не толькозакономерно возникающие изменения в дороге, но и ошибки и упущения проектировщиков и строителей, поскольку на нее возлагается вся ответственность перед потребителями за качество и состояние дороги, независимо от того, когда и как она была построена.

Необходимо изучать особенности работы дорог в различных условиях с тем, чтобы совершенствовать методы проектирования, строительства и эксплуатации дорог.

В этом отношении происходит определенный прогресс. Так, в СНиП 2.05.02 - 85 впервые предусмотрен ряд требований, направленный на более полный учет условий и эксплуатации при проектировании, введены обязательная оценка проектных решений по показателям обеспеченности скорости, безопасности движения в неблагоприятные периоды года с учетом затрат на ремонт и содержание дорог. Введено принципиально новое понятие расчетной скорости.

Под расчетной скоростью понимают максимальную обеспеченную по условиям безопасности движения, взаимодействия с дорогой и динамическим характеристикам скорость легкового автомобиля на увлажненном покрытии в эталонных условиях погоды, которым соответствует летний период года при температуре воздуха 20 ^оС, его относительной влажности 50 %, отсутствии ветра и атмосферно давлении 1013 МПа. (760 мм рт. ст.)

В неблагоприятных погодно-климатических условиях допускается снижение максимальной обеспеченности скорости по сравнению со скоростью, принятой при проектировании элементов плана и продолжительного профиля, но не более 25 % в расчетные по условиям движения осенне-весенний и зимний

периоды и, как исключение, не более 50 % в зимний период при гололеде, метелях и сильных снегопадах. Исходя из этих требований, должны назначаться проектные решения.

Контрольные вопросы

1. Как взаимодействуют элементы комплекса ВАДС?
2. Что представляет собой комплекс ВАДС как система массового обслуживания?
3. Что представляет собой модель двухуровневого управления системой ДУ - ТП?