Без новых дорог и развязок: ученые придумали, как уменьшить пробки на 20%

Сегодня перед сотрудниками Госавтоинспекции и властями стоит задача по развитию общественного транспорта, строительству новых развязок и обеспечению безопасности на них. Что касается дорожной инфраструктуры, эти способы требуют больших затрат, занимают годы и не успевают за растущим трафиком. Существует и более быстрое решение — оптимизация движения с помощью настройки регулирующих устройств — светофоров.

Современные «регулировщики» движения управляются автоматизированными системами. Чаще всего сигналы в них переключаются по заранее составленной программе, которая имеет только три базовых сценария: один включается в часы пик, другой — в дневное время, а третий — ночью.

Однако из-за разности трафика и его непредсказуемости одинаковые настройки не могут быть универсальными для разных дорожных ситуаций. Даже идеальная транспортная развязка будет работать неэффективно, если настройки неточны. Именно организация движения с помощью светофоров — самый быстрый и экономичный способ повысить пропускную способность дорог без масштабного строительства.

Пробки особенно остро ощущаются на перекрестках, которые и без того являются зонами повышенной аварийности. Эти «проблемные» места существенно перегружают транспортную инфраструктуру, не способную оперативно справляться с внезапным увеличением трафика. Следовательно, эффективная борьба с заторами должна начинаться с усовершенствования организации движения на них.

Ученые Пермского Политеха разработали имитационную компьютерную модель, которая позволяет воспроизводить работу сложного регулируемого перекрёстка. На ее основе были проведены эксперименты, которые позволили оценить влияние различных режимов работы светофора на интенсивность транспортных потоков и их эффективность. Такой подход даёт возможность подбирать оптимальные параметры для конкретных участков дорог и служит основой для разработки рекомендаций по совершенствованию систем управления дорожным движением. Статья опубликована в научном журнале «Вестник Южно-Уральского государственного университета».

Внимание уделялось двум основным задачам: изучению воздействия временнóго интервала между сигналами (от одного зеленого до следующего зеленого) на образование пробок и поиску оптимального способа управления наиболее рискованным действием на дороге – поворотом налево.

— Проведенное компьютерное моделирование показало, что общая длительность работы светофора будет ключевым фактором, влияющим на загруженность дороги. С помощью созданного алгоритма мы выявили четкую тенденцию: увеличение продолжительности всех сигналов приводит к росту числа автомобилей, стоящих в очередях, тогда как при их сокращении ожидающих машин становится меньше, — отмечает Юлия Володина, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автоматизация технологических процессов».

Согласно статистике, одной из распространенных причин заторов на дорогах является выполнение левого поворота, который зачастую представляет собой сложный участок. Автомобилистам приходится уступать дорогу встречному транспорту и выжидать удобный момент для маневра. В отсутствие специального сигнала для поворота транспортное средство блокирует всю полосу движения.

Для оценки влияния дополнительного времени проезда ученые смоделировали перекресток, имитируя проезд налево с фазой в 20 секунд и без нее. Результаты показали, что при относительно небольшом трафике (490 автомобилей в час) добавление специального сигнала для левого поворота приводило к увеличению заторов, так как водители могли беспрепятственно совершать маневр и без него. Однако при интенсивном движении (800 автомобилей в час) его наличие становится необходимым условием, в противном случае время ожидания в очереди превышает 6 минут, что критично для активного транспортного потока.

— Разработанный алгоритм можно адаптировать для любого реального перекрестка, опираясь на его характеристики. При этом использование компьютерного моделирования позволяет заранее оценить результативность различных сценариев и найти оптимальный вариант, — комментирует Андрей Затонский, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Автоматизации технологических процессов».

Благодаря этой технологии появилась возможность создавать точные копии существующих дорог и оптимизировать работу светофоров на любых перекрестках страны. Практическая реализация метода позволяет увеличить пропускную способность транспортной сети на 15—20%. Для городов это станет доступным и эффективным способом борьбы с пробками.