РОЗДІЛ 12. ПРОЕКТУВАННЯ РЕЖИМУ РЕГУЛЮВАННЯ.

12.1. Визначення груп руху

У процесі проектування або оцінки ефективності регульованого перехрестя передбачається розглядати окремо один від одного кожен з підходів до перехрестя, а також кожну з груп руху в рамках одного підходу.

Таблиця 12.1.

Групи руху, що використовувались при аналізі регульованого перехрестя.

Число смуг	Рух за смугами	Можливі групи руху
1	Л + Пр + Л	1
2	Л Пр +П	1 2
3	Л + Пр П + Пр	1 2
4	Л Пр П + Пр	2 3

Поділ усіх напрямків руху на групи руху порівняно просте завдання, при вирішенні якого враховуються як геометричні особливості регульованого перетину, так і розподіл транспортних потоків на розглянутому перехресті. При формуванні груп руху можна керуватися наступними положеннями:

- виділена лівоповоротна смуга (смуги) розглядається як окрема група руху; теж саме можна віднести до виділеної правоповоротної смуги руху.

- якщо на підході до перехрестя є виділена право- або лівоповоротня смуга (або обидві), всі інші смуги, як правило, об'єднуються в одну групу руху.

Якщо дві або більше смуг руху об'єднуються в одну групу смуг руху при аналізі регульованого перетину, в усіх наступних розрахунках ці смуги розглядаються як єдине ціле.

12.2. Формування системи фаз регулювання

Кількість фаз регулювання та система їх розподілу впливає на ефективність роботи регульованого перетину і на безпеку руху на ньому.

На регульованому перетині всі потоки можна розділити на конфліктні та безконфліктні потоки. При цьому під безконфліктними потоками розуміються такі, які при конкретних геометричних характеристиках регулюючого перетину при одночасному русі не перетинаються.

Конфліктні потоки в свою чергу можна розділити на допустимі і неприпустимі конфліктні потоки. Основні допустимі види конфліктів транспортних потоків на регульованому перетині представлені на рис. 3.2.

Кількість фаз регулювання залежить від геометричних особливостей перетину, а також від кількості транспортних потоків (груп руху) їх напрямків і наявності конфліктів при їх одночасному русі (наявність конфліктних точок).

Наприклад, часто в разі слабкого лівоповоротного потоку його рух допускається одночасно з протилежним прямо направленим потоком,як це показано на рис. 12.1 (а). У разі ж значного лівоповоротного потоку його виділяють в окрему фазу регулювання (вплив інтенсивності потоку), що в свою чергу є неможливим за відсутності виділеної лівоповоротної смуги руху (вплив геометричних особливостей перехрестя). У будь-якому випадку кількість фаз регулювання повинна бути за можливістю меншою (дві-чотири). Приклад формування системи фаз регулювання представлені в таблиці 12.2.

Рис.12.1. Основні теоретично можливі схеми конфліктів на світлофорному об'єкті

Таблиця 12.2.

Система фаз регулювання.

	Схема фаз регулювання				Опис
а					Дві фази. Потік вліво в конфлікті з протилежним прямо направленим потоком(просочування). Застосовується на невеликих перетинах з низькою інтенсивністю лівоповоротних потоків.
б					Раннє відсічення. Забезпечує додатковий час для лівоповоротного потоку на підході «на захід»

Продовження таблиці 12.2

в					Чотири фази. Рух лівоповоротних потоків організовано в окремій фазі. Застосовується на великих пересіченнях.
Г					Три фази на Т – подібному перетині. При слабкому потоці наліво з підходу «на захід» можна також застосувати «Раннє відсічення» та «просочування»

- пішохідний потік

- транспортний потік

У табл. 12.2 (а) показаний приклад простої двофазної системи регулювання. В деяких випадках, наприклад, коли протилежний потік, конфліктуючих з розглянутим потоком, є нижче за інтенсивністю, його можна зупиняти раніше розглянутого потоку або дозволяти рух потоку, що розглядався раніше протилежного руху з метою забезпечення додаткової пропускної здатності розглянутого лівоповоротного потоку (табл. 12.2 (б).

У випадках, коли лівоповоротні потоки занадто великі і їх рух повинен здійснюватися безконфліктно або коли для поворотних потоків виділено по декілька смуг, слід застосовувати чотирьохфазну систему регулювання як показано в табл. 12.2 (в).

Для «Т» - подібних перетинань найчастіше рекомендується застосовувати трифазну систему регулювання, представлену в табл. 12.2 (г). У випадках, коли на регульованому перетині має місце трамвайний рух, система фаз регулювання може бути більш складною. Тут варто відзначити, що у російських посібниках допускається рух трамвая одночасно з конфліктними автомобільними потоками. Зарубіжна ж практика показує, що конфліктний рух трамвайних і транспортних потоків - явище небажане, щоб його уникнути і використовується більш складна система фаз регулювання. Таким чином, якщо світлофорне регулювання з системою фаз (табл.12.2 а) можна характеризувати як «пофазне регулювання», то при більш складній системі фаз (коли один рух дозволяється, але в декількох фазах) його можна характеризувати як «регулювання за напрямами».

12.3. Перехідний інтервал

Під перехідним інтервалом розуміється інтервал часу, протягом якого відбувається зміна дозволяючого сигналу для двох суміжних фаз регулювання, тобто інтервал з моменту виключення зеленого сигналу для однієї фази до моменту включення зеленого сигналу наступної фази регулювання.

Перехідний інтервал призначений для забезпечення безпеки руху конфліктних потоків. Як правило, перехідний інтервал складається з жовтого і повністю червоного інтервалу (повністю червоний інтервал - за всіма напрямками діє червоний сигнал).

12.3.1. Тривалість жовтого сигналу

Жовтий сигнал використовується для того, щоб підготувати водія до зміни світлофорного сигналу з зеленого на червоний сигнал і навпаки. В українській практиці частіше зустрічається використання жовтого сигналу в якості проміжного між зеленим дозволяючим і червоним заборонним сигналом. При цьому, згідно з правилами дорожнього руху (ПДР) після включення жовтого сигналу водій повинен зупинити транспортний засіб перед стоп-лінією, за винятком випадків, коли для зупинки водієві прийшлося б вдатися до екстреного гальмування.

Сучасна практика показує, що поведінка водія у разі появи жовтого сигналу для різних ситуацій неоднакова. Місцеві особливості, різні тривалості жовтого сигналу, особливості правил дорожнього руху в різних містах (країнах) впливають на ступінь використання водіями жовтого сигналу для руху.

Розрахунок тривалості жовтого сигналу, як правило, здійснюється за допомогою формули, заснованої на кінематичних принципах ідеалізованого уповільнення руху транспортного засобу. Тривалість жовтого сигналу, розрахована за цією формулою забезпечує час, необхідний для реакції водія на зміну світлофорного сигналу, а також час, необхідний для достатньо комфортабельної зупинки транспортного засобу перед стоп-лінією для випадку умов руху, близьких до ідеальних:

, (12.1)

де - тривалість жовтого сигналу, с; - час реакції водія на зміну світлофорного сигналу, с; v - швидкість, м/с; a - середнє уповільнення руху,м/с2; g - прискорення вільного падіння, м/с2; G - середня величина ухилу на підході в 50-метровій зоні від стоп лінії,%/100.

Деякі параметри формули (12.1) варіюються залежно від регіону (країни). Так, наприклад, у м. Онтаріо (Канада) застосовуються тривалості жовтого сигналу, представлені в табл. 12.3 [126].

У м. Онтаріо тривалість жовтого сигналу визначається в залежності від середньої швидкості руху, в той час як у західній Канаді у м. Едмонтоні використовується залежність жовтого сигналу від максимально дозволеної швидкості руху (табл. 12.3).

Результати досліджень, представлені у спеціальному журналі «ITEJournal» (ITE - Institute of traffic engineering, перекладається як інститут транспортної інженерії) і враховують зміну величини ухилу на перетині.

Таблиця 12.3

Тривалості жовтого сигналу використовувані у м. Онтаріо (Канада) при відсутності ухилу на перетині

Середня швидкість руху на перехресті, м/с	Тривалість жовтого сигналу,с
25	3,0
30	3,2
35	3,4
40	3,6
45	3,8
50	4,1
60	4,5
70	5,0
80	5,4
90	5,9

Таблиця 12.4

Тривалості жовтого сигналу представлені в «ITE-Journal»

Величина ухилу,%	Швидкість руху, км/год
	50	60	70	80	90
	Тривалість жовтого сигналу, с
0	3,28	3,74	4,20	4,91	5,11
Підйом
+1	3,21	3,65	4,09	4,80	4,99
+2	3,15	3,58	4,01	4,68	4,86
+3	3,09	3,5	3,92	4,57	4,74
+4	3,02	3,43	3,83	4,47	4,64
Спуск
-1	3,30	3,74	4,29	5,05	5,25
-2	3,44	3,93	4,42	5,19	5,39
-3	3,53	4,04	4,54	5,33	5,55
-4	3,62	4,14	4,67	5,50	5,72

Таблиця 12.5

Тривалості жовтого сигналу використовувані у Німеччині

Максимально допустима швидкість руху, м/с	Тривалість жовтого сигналу, с
50	3,0
60	4,0
70	5,0

Практика показує, що тривалість жовтого сигналу не повинна перевищувати 5 (с), оскільки це сприяє більш агресивній поведінці водіїв, може привести до перевищення водіями обмеження швидкості або надмірного використання жовтого сигналу для руху.

Як порівняння приводимо значення жовтого сигналу, прийняті в Німеччині в залежності від максимально допустимої швидкості руху (табл.12.5).

Слід зазначити, що в російських умовах частіше зустрічаються світлофорні з тривалістю жовтого сигналу, рівною 3 - 4 с.

12.3.2. Повністю червоний інтервал

Під повністю червоним інтервалом розуміється інтервал, в перебігу якого в усіх напрямках руху діє червоний сигнал. Винятком є лише пішохідні чи транспортні потоки, що не мають конфліктних точок з рухом. Повністю червоний інтервал заповнює той проміжок часу, який має місце між закінченням жовтого сигналу і початком зеленого сигналу в наступній (що починається) фазі і його значення не може бути негативним. Так, наприклад, журнал «ITE-Journal» рекомендує мінімальне значення повністю червоного інтервалу для фаз, протягом яких здійснюється прямо направлений рух, рівний 1 с. Визначення повністю червоного інтервалу засноване на використанні формул (рис. 12.2):

(12.2)

(12.3)

де - повністю червоний інтервал, с; I - перехідний інтервал, с; i - величина, що представляє період часу з моменту початку жовтого сигналу до моменту проходження стоп-лінії останнім транспортним засобом; Wc - відстань від стоп-лінії до найвіддаленішої точки конфліктної зони, м; - довжина автомобіля (легкового автомобіля), що звільняє перехрестя, зазвичай приймається 6 м.

Рис.12.2. Визначення величини перехідного інтервалу

Величина i може прийматися рівною величині жовтого сигналу або бути коротшою на 1 с в залежності від місцево-характерних умов руху.

У тих випадках, коли автомобільний потік закінчує свій рух протягом перехідного інтервалу, а конфліктуючий з ним пішохідний потік починає рух, використовується формула:

(12.4)

де Wc - відстань від стоп-лінії до найвіддаленішої точки конфліктної зони, м;

- швидкість звільнення конфліктної зони останнім автомобілем у черзі, м/ с.

12.3.3. Визначення тимчасового інтервалу за німецькою методикою

Згідно з методикою, представленою німецькими фахівцями по організації дорожнього руху, перехідний інтервал складається з таких елементів (рис. 12.3):

, (12.5)

де - перехідний інтервал, с; - час необхідний останньому автомобілю в черзі для проходження відстані від стоп-лінії до найвіддаленішої точки конфліктної зони, с; - час, протягом якого жовтий сигнал використовується водіями для руху (Ueberfahrzeit), с; - час, необхідний першому автомобілю у фазі початку для проходження відстані від стоп-лінії до найближчої точки конфліктної зони (Einfahrzeit – час в'їзду), с.

Окремі елементи формули (12.5) повинні вибиратися таким чином, щоб забезпечити безпеку у разі зміни фаз регулювання. При цьому більші значення перехідного інтервалу не означають забезпечення високої безпеки руху.

Параметр для будь-яких елементів регульованого перетину визначається за формулою:

(12.6)

де - середня швидкість руху, м / с; - яку долає відстань, м; - відстань від стоп-лінії до найвіддаленішої точки конфліктної зони, м; - довжина автомобіля, м.

Рис.12.3 Визначення перехідного інтервалу

а) план перехрестя; б) зміна фаз регулювання (автомобіль 1 звільняє конфліктну зону, а 2 заїжджає на неї); в) визначення перехідного інтервалу: GE – момент вимкнення зеленого сигналу, GA – момент увімкнення зеленого сигналу.

При визначенні параметра також необхідно проводити розрахунки для велосипедних потоків у випадках, коли такий рух регулюється світлофором.

При визначенні часу в'їзду () необхідно враховувати з якої відстані автомобілі починають проходження відстані від стоп-лінії до початкової точки конфліктної зони: зі стану спокою або вже перебуваючи у русі. У разі, коли автомобілі вже перебували в русі, їм необхідний менший час для досягнення конфліктної зони. Таке явище повинне враховуватися у разі організації координованого руху світлофорного регулювання (зелена хвиля). Час в'їзду можна визначити для руху зі стану спокою за формулою:

. (12.7)

І для тих, що вже перебували у русі:

, (12.8)

де a - прискорення, з яким автомобіль в'їжджає на перехрестя, м / с².

Відповідно до норм проектування регульованих перетинів у Німеччині швидкість автомобілів, що в'їжджають на перехрестя, які вже перебували в русі, приймається рівною 40 (км / год). При цьому застосування короткого інтервалу на початку фази з включенням червоного і жовтого сигналу (не більше 2 с) значно знижує виникнення ранніх стартів.

Розрахункові параметри, використовувані при визначенні перехідного інтервалу можна також визначити із спеціальної діаграми на рис. 12.4. або за даними в табл. 12.6.

Рис.12.4. Діаграма визначення перехідного інтервалу

Таблиця 12.6.

Параметри, необхідні для визначення перехідного інтервалу

Закінчення руху
Тип потоку		Довжина, яка використ. авт.,	Парамерт		Швидкість руху	Ф – ла визначення
Автомобіль, автобус прямий потік		6 (м)	3 (с)		10 (м/с)
Поворотній потік			2 (с)		7 (м/с)
Поворотний потік			2 (с)		5 (м/с)
Примітка: для забезпечення безпеки необхідно приймати ; потік вліво з попередженням необхідно збільшити на 1 (с)
Велосипедний потік		0 (м)	1 (с)		4 (м/с^2) або менше
Пішохідний потік		0 (м)	0 (с)		1,2 – 1,5 (м/с); якщо є перешкода 1 (м/с)
Трамваї і автобуси - при наявності виділеної світлофорної секції без примусової зупинки на підході		трамвай 15 (м) автобус 6 (м)	при при при		- приймається у відповідності з характерними умовами руху
-із зупинкою на підході прискорення трамвай 0,7 – 1,2 (м/с^2) автобус 1,0 – 1,5 (м/с^2)		трамвай 15 (м) автобус 6 (м)			шлях прискорення для , для
Примітка: R – радіус повороту; а - прискорення
Початок руху
Тип потоку	Примітка			Формула визначення
Автомобіль	виїзд на перехрестя в русі при
Пішохідний потік	виїзд на перехрестя в русі при
Громадський транспорт	без примусової зупинки на підході, включаючи прискорення до			шлях прискорення для , для
	в’їзд на перехрестя зі стану спокою (зупинка біля стоп-лінії)			шлях прискорення для , для

12.4. Розрахунок матриці перехідних інтервалів

При проектуванні системи фаз регулювання на основі сформованої або проектованої транспортної ситуації основним етапом для випадку «жорсткого» регулювання (тривалості тактів регулювання не змінюються) є визначення порядку чергування фаз. Для випадку організації руху на перетині у три фази (рис. 12.5. ) з фазами a, b, і c будуть можливі дві різні послідовності фаз:

a b c

b a c

Кількість чергувань фаз, для яких необхідно визначити тривалості перехідних інтервалів, в даному випадку складе шість:

аb bc ca

ba ac cb

Оптимальною послідовністю фаз регулювання вважається послідовність з мінімальною сумою перехідних інтервалів у циклі регулювання. При цьому кількість послідовностей фаз регулювання та кількість їх чергувань визначатиметься за формулами:

(12.9)

(12.10)

де w - кількість чергувань фаз регулювання; z - кількість послідовність фаз регулювання; p - кількість фаз регулювання.

Рис.12.5. Приклад трифазного регулювання

Розглянемо приклад визначення оптимальної послідовності фаз регулювання для перетину, план-схема якого представлена на рис. 12.6.

Незалежно від того, яка буде послідовність між фазами, необхідно заповнити універсальну матрицю перехідних інтервалів для всіх транспортних і пішохідних потоків (рис. 12.7.). Для тих потоків, які починають і закінчують рух і які є конфліктними (у випадку одночасного руху всіх потоків), визначаються значення перехідних інтервалів і заносяться у матрицю.

Рис.12.6. План – схема «Т»-подібного регульованого перехрестя

Для визначення перехідних інтервалів з плану розглянутого регульованого перетину повинні бути визначені значення відстаней, які проходять автомобілі від стоп-лінії до найвіддаленішої точки конфліктної зони (для закінчення фази) і до найближчої точки конфліктної зони (для початку фази). На рис. 12.7. показаний приклад розрахунків дво перехідних інтервалів. Розрахунок перехідних інтервалів є відносно не простим завданням. Їх визначення має проводитися вкрай ретельно і з науково-дослідним підходом, оскільки від значень перехідних інтервалів залежить безпека руху на перетині. Саме тому матриця перехідних інтервалів є одним з найбільш важливих документів при підготовці документації проекту організації руху на регульованому перетині.

Рис.12.7. Приклад визначення послідовності фаз регулювання за допомогою матриці перехідних інтервалів

W, O, S - західний, східний, і південний підходи; l, g, r - рух наліво, прямо, і направо; K, F - транспортний і пішохідний потоки; Z, A (наприклад, FSZ або FSA) - пішохідні потоки, де транспортні потоки прибувають і убувають відповідно.

За допомогою матриці перехідних інтервалів тепер можна визначити порядок зміни фаз регулювання для розглянутого перетину на рис.12.6., рух на якому буде організовано в три фази (див. рис. 12.5.).

Рис.12.8. План світлофорної сигналізації для перетину

При послідовності фаз abc перехідні інтервали необхідно буде визначити потоки, які чергуються в наступній послідовності: Wg (K5) - Ol (K4) - Sl (K2) - знову Wg (K5). Тут Wg - західний підхід, рух прямо; Ol - східний підхід, рух наліво; Sl - південний підхід, рух наліво, К - світлофорна секція для руху транспорту. При зміні фаз ab між потоками Wg (К5) і Sr (К1) повинен бути досить великий перехідний інтервал, рівний 9 (с). Однак значення цього інтервалу не входить безпосередньо у суму критичних перехідних інтервалів при послідовності чергування фаз регулювання abc, оскільки перетин даних потоків не є критичним в даному випадку (тут критичними є потоки, що чергуються Wg (K5) і Ol (K4)). Критичною парою транспортних потоків слід вважати такі протилежні один одному потоки, перетин яких буде досягнуто через найменший часовий інтервал після включення зеленого сигналу у початковій фазі регулювання. Згідно результатів розрахунків, представлених на рис. 12.7., найменше значення суми критичних перехідних інтервалів буде при чергуванні фаз регулювання abc. Отже, така послідовність є оптимальною.

План світлофорної сигналізації для перетину у розглянутому прикладі представлений на рис. 12.8. Для всіх транспортних і пішохідних потоків вказуються момент початку і закінчення роботи дозволяючого сигналу протягом всього циклу регулювання. Також можуть зазначатися моменти початку і кінця роботи жовтого та червоного сигналів, хоча це і не є обов’язковим, оскільки величина жовтого сигналу є постійною, а величина червоного сигналу визначається як різниця між тривалістю циклу регулювання та сумою зеленого і жовтого сигналів.

12.5. Розрахунок циклу регулювання та тривалості зеленого часу

Ефективний розподіл зеленого часу між фазами регулювання є основним завданням під час проектування регульованих перетинів. При цьому процедура визначення циклу регулювання та тривалості зеленого сигналу у фазах є корисним інструментом, який необхідний тільки при проектуванні світлофорної сигналізації на існуючому перетині, але і розрахунку режиму регулювання на основі прогнозованої транспортній ситуації.

При розробці проектів світлофорної сигналізації на перетині можуть бути використані наступні види режимів регулювання:

- жорсткий режим (тривалості всіх тактів регулювання не змінюються);

- адаптивний режим.

У випадках застосування адаптивного режиму регулювання структура світлофорного циклу або тривалості тактів регулювання можуть змінюватися з плином часу у певних межах залежно від наявності або відсутності транспортних засобів в межах певного тимчасового інтервалу на деякій відстані від стоп-лінії. Іншими словами, в тих випадках, коли в певному напрямку черга транспортних засобів встигає розсіюватися раніше встановленого мінімального значення тривалості зеленого сигналу і протягом певного проміжку часу, достатнього для прибуття чергового транспортного засобу (у разі нескінченної черги), не прибув жоден автомобіль, то для цього напрямку загоряється червоний сигнал і включається наступна фаза регулювання. В цьому випадку розрізняють повністю адаптивне регулювання або півадаптивне регулювання. При цьому півадаптивним називається таке регулювання, при якому зміна тривалості основного такту (зеленого часом) здійснюється лише для другорядного напрямку. При повністю адаптивному регулюванні зміна тривалості зеленого сигналу має місце і для вторинного , і для головного напрямків. В цьому випадку в момент, коли зелений сигнал для головного напрямку вже відпрацював протягом розрахункової мінімальної його тривалості, а автомобілі все ще перебувають, тривалість зеленого сигналу для цього напряму може продовжуватися до визначених меж.

У разі адаптивного регулювання на перетині може мінятися не тільки тривалість якого-небудь такту регулювання, а й сама структура режиму регулювання, а саме поєднання і послідовність фаз регулювання.

Існуючі правила з проектування регулювання перетину пропонують різні методики застосування адаптивного регулювання, а також методики визначення основних складових елементів (параметрів), використовуваних при проектуванні адаптивного регулювання. При цьому одним з найбільш переконливих обґрунтувань ефективності використання адаптивного регулювання є те, що таке регулювання використовується при організації більш високої швидкості повідомлення громадського транспорту за рахунок забезпечення йому пріоритету руху.

Джерелом інформації для технічних і програмних засобів, що забезпечують адаптивне регулювання на перетинах, є детектори, встановлювані або над проїзною частиною дороги або в дорожньому полотні.

Слід зазначити, що на практиці адаптивне регулювання, на жаль, застосовується вкрай рідко, це пов'язано зі значними економічними витратами на забезпечення додаткових програмних і технічних засобів.

При жорсткому регулюванні необхідно розробити кілька програм світлофорної сигналізації на основі розрахункових значень інтенсивності руху в різні періоди часу протягом дня (регулювання в залежності від часу доби). При цьому може бути розроблений не просто один набір програм регулювання, який буде використовуватися протягом усього року, а ціла група таких наборів програм для різних місяців року, днів тижня. Найчастіше протягом місяця розрізняють такі транспортні ситуації:

- нічний час (низька інтенсивність руху);

- ранкові години «пік»;

- середня інтенсивність руху (міжпіковий період);

- години «пік» у другій половині дня;

- вечірній час;

- вихідні дні (кінець тижня);

- святкові дні (інші дні з особливою транспортною ситуацією).

Жорстке регулювання використовується досить часто, оскільки при такому регулюванні не потрібно великих затрат на установку і зміст додаткового спеціального обладнання, як у випадку з адаптивним регулюванням. Нижче більш докладно розглянута методика визначення структури світлофорної сигналізації при жорсткому регулюванні.

Розрахунок режиму регулювання часом представляє собою складний ітераційний процес, при якому використовуються не тільки методики розрахунку режиму регулювання, а й методики оцінки ефективності роботи всього перерізу в цілому і окремих смуг (підходів) зокрема. Це пов'язано з тим, що процедури визначення деяких параметрів (наприклад, коефіцієнт приведення потоку насичення, що враховує вплив протилежної прямо напрямленого потоку, який має пріоритет у русі, на лівоповоротний потік , що розглядається), які входять у ці методики, мають пряму залежність від визначених значень циклу регулювання та тривалості зеленого сигналу. Лише у тих випадках, коли немає необхідності в розрахунку подібних параметрів (у всіх фазах немає одночасно рухомих конфліктуючих транспортних або пішохідних потоків), можливий однозначний розрахунок мінімального або оптимального значення циклу регулювання та відповідних тривалості зеленого сигналу. У разі ж наявності конфліктуючих транспортних або пішохідних потоків оптимальність циклу регулювання досягається за рахунок перебору значень циклу регулювання та тривалості зеленого часу, при цьому кінцева структура режиму регулювання визначається оптимальністю транспортних затримок, як для окремих груп руху, так і для перетину в цілому.

Основними обмеженнями при розрахунку режиму регулювання є мінімальна і максимальна допустимі тривалості циклу регулювання, а також мінімально-допустимі тривалості зеленого сигналу, і максимально-допустима тривалість червоного сигналу для пішохідних потоків. Так, наприклад, для випадку, коли на всіх підходах до перехрестя існує не більше двох смуг руху, рекомендується максимальне значення циклу регулювання приймати рівним 90 с. Для випадку великого перетину цей параметр може досягати 120 с.

Тривалість заборонного сигналу (червоного часу) для пішохідного потоку не повинна перевищувати 40 с, в іншому випадку різко зростає ймовірність порушення правил дорожнього руху пішоходами, що пов'язано з бар’єром очікування пішоходів. Мінімальна вірогідність порушення правил руху пішоходами досягається за тривалості червоного сигналу менше 10 с.

Якщо потрібно значення мінімальної тривалості зеленого часу для пішоходів, його можна визначити наступним чином:

для W_Е> 3,0 м;

для WE ≤ 3,0 м, (12.11)

де - мінімальна тривалість зеленого часу, необхідна для переходу пішоходами розглянутої групи смуг руху, с; L – довжина пішохідного переходу, м; Sp - середня швидкість пересування пішохода, м/с; W_Е - ефективна ширина пішохідного переходу, м; 3,2 - час, необхідний пішоходам зреагувати на зміну сигналів і початок руху, с; Nped - кількість пішоходів, які перетнули розглянуту ділянку протягом даного періоду часу.

Середнє значення швидкості руху пішоходів через перехід при цьому становить 1,2 (м / с). Це значення може варіюватися залежно від типу району, геометричних особливостей пішохідного переходу, а також від середньостатистичного віку населення в даному районі.

Параметр визначається за формулою:

(12.12)

де v_ped - інтенсивність пішоходів на годину, піш/год; С - тривалість циклу регулювання, с; G - тривалість ефективного зеленого часу для руху пішоходів, с.

Підкреслимо, що для врахування якості обслуговування як транспортних, так і пішохідних потоків використовується критерій «рівень обслуговування» (Level of Service), на основі якого визначається якість пішохідних потоків як в цілому на вулично-дорожній мережі, так і на регульованих пересіченнях зокрема.

Система обмежень, використовуваних при проектуванні режиму регулювання зведена в табл. 12.7.

Таблиця 12.7.

Обмеження, використовувані при виборі тактів регулювання

Такт регулювання	Максимально - допустиме значення, с	Мінімально-допустиме значення, с
Цикл регулювання	120 або 90*	30
Зелений сигнал (транспортний потік)	-	10 або 7*
Червоний сигнал (пішохідний потік)	40	-
Зелений сигнал (пішохідний потік)	-	Формула (3.11)

Примітки: 1 - на всіх підходах не більше двох смуг або при двофазній системі регулювання; 2 - застосовується вкрай рідко.

Мінімальне значення тривалості циклу регулювання напряму залежить від інтенсивності прибуття транспортних засобів до перехрестя, величини потоку насичення, а також величини втраченого часу за цикл:

(12.13)

де С - тривалість циклу регулювання, с; L - втрачений час за цикл, с; Y_с - сума критичних v_сi/S_СI- відносин (фазових коефіцієнтів); v_сi – інтенсивність прибуття транспортних засобів до перехрестя в критичній групі руху в фазі i; S_СI - потік насичення в критичній групі руху в фазі i.

Критичною групою (смугою) руху називається група (смуга) з максимальним v/c-відношенням (фазовим коефіцієнтом) з усіх груп (смуг), рух яких дозволено в одній і тій же фазі.

Загальний втрачений час за цикл складається з втраченого часу в кожній фазі. Наприклад, якщо величина втраченого часу приймається рівною тривалості перехідного інтервалу, то для випадку, коли перехідний інтервал складається лише з жовтого часу, рівного 4 с, величина втраченого часу за цикл, наприклад, для двохфазного режиму регулювання буде рівний 4 х 2 = 8 с.

Оптимальне значення тривалості циклу регулювання. У своїй роботі Webster при мінімальному значенні циклу регулювання не досягається оптимальної транспортної затримки на перехресті. В результаті регресійного аналізу було встановлено, що для забезпечення оптимальної транспортної затримки на перехресті слід використовувати наступну формулу:

(12.14)

де С - тривалість циклу регулювання, с; L - втрачений час за цикл, с; Y_C - сума критичних v/s-відносин (фазових коефіцієнтів).

Взаємозв'язок між мінімальною тривалістю циклу, що забезпечує рівень завантаженості 1,0 (відношення інтенсивності руху до пропускної здатності, наприклад, смуги руху), пропускною здатністю, величиною затримки, та оптимальною тривалістю циклу регулювання, яку отримав Ф. Вебстер, представлена на рис. 12.9.

Повністю пішохідна фаза застосовується в тих випадках, коли безпечний рух пішоходів можливий лише в разі зупинки всіх транспортних потоків. Таке явище може виникнути у разі недостатнього облаштування пішохідного руху. Наприклад, при великій довжині пішохідного переходу або при структурі світлофорного циклу, коли в будь-який момент часу на всіх підходах здійснюється рух (в прямому або зворотному напрямі), використовується поетапний пропуск пішоходів через перехрестя. При цьому пішохідний перехід повинен бути обладнаний острівцем безпеки і додатковими світлофорними секціями для пішохідного руху, що мають велике значення з точки зору комфортного руху пішоходів (рис. 12.10.). У разі відсутності перелічених елементів і використовується повністю пішохідна фаза.

Тривалість циклу регулювання із застосуванням повністю пішохідної фази визначатиметься за формулою:

, (12.15)

де Gped - тривалість повністю пішохідної фази, с.

Слід зазначити, що використання повністю пішохідної фази значно знижує ефективність роботи регульованого перетину, що пов'язано із збільшенням загального втраченого часу (L + Gped) за цикл.

Тривалість зеленого часу в фазі можна визначити за наступною формулою:

, (12.16)

де v_ci / s_ci - відношення інтенсивності руху до потоку насичення для критичної групи руху в фазі i, с.

Рис.12.9. Взаємозв'язок між транспортною затримкою, пропускною здатністю і довжиною циклу регулювання

а)

б)

в)

Рис.12.10 Приклад організації пішохідного переходу при поетапному пропуску пішоходів через перехрестя

При відсутності повністю пішохідної фази в режимі регулювання Gped прирівнюється до нуля.

Підкреслимо ще раз, що за наявності конфліктних потоків, рух яких дозволено в одній фазі, для визначення оптимального режиму регулювання необхідно здійснити ітераційний процес, спрямований на забезпечення оптимальних затримок на перехресті.

Контрольні питання

1. Якими положеннями потрібно керуватися при формуванні груп руху?

2. Які основні схеми конфліктів на світлофорному об’єкті?

3. Що таке перехідний інтервал?

4. Що таке повністю червоний інтервал?

5. Які режими регулювання можуть бути використані при розробці проектів світлофорної сигналізації на перетині?