Дорожная сеть мегаполиса

Полезная модель относится к транспортным системам крупных городов-мегаполисов с их пригородами, таких, как Москва, Мехико, Нью-Йорк, Лондон и др.

Магистральная сеть содержит разделенную перекрестками 1 сеть пересекающихся многополосных магистралей 2, Р-зон 3 по периметру которых организовано регулируемое с помощью светофоров и Т-перекрестков 4 движение транспортных средств и управляющую компьютерную систему.

Использование данного технического решения позволяет исключить транспортные пробки на магистральной сети мегаполиса. 1 фиг.

Техническое решение относится к транспортным системам крупных городов-мегаполисов с их пригородами, таких, как Москва, Мехико, Нью-Йорк, Лондон и др.

Известна дорожная сеть мегаполиса, содержащая разделенную перекрестками сеть пересекающихся многополосных магистралей, в виде парковочных Р-зон (ячеек), по периметру которых организовано регулируемое с помощью светофоров движение транспортных средств (см. Глухарев К.К., Маркин И.В. О представлении дорожной сети дольным графом. Труды 50-й научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», - 2007, часть III, Аэрофизика и космические исследования, т.2, с.130-134).

дорожная сеть мегаполиса, содержащая разделенную перекрестками сеть пересекающихся многополосных магистралей, в виде Р-зон ячеек, по периметру которых организовано регулируемое с помощью светофоров движение транспортных средствх

Согласно известному техническому решению в сложной и разветвленной дорожной сети мегаполиса выделяется система магистралей, несущая основную транспортную нагрузку. Магистральная сеть включает перекрестки, связанные между собой отрезками магистралей, на которых запрещаются остановки стоянки и парковки. Пересекающиеся магистрали образуют ячейки парковочных зон. Транспортные средства двигаются по периметру парковочных зон. Регулировка транспортного потока осуществляется с помощью светофоров.

Недостатком такой транспортной сети является возможность перенасыщения транспортных потоков с образованием «пробок».

Техническим результатом данного изобретение является стабилизация потоков и управление их насыщенностью.

Указанный результат достигается тем, что дорожная сеть мегаполиса, содержащая разделенную перекрестками сеть пересекающихся многополосных магистралей, в виде парковочных (Р-зон) ячеек, по периметру которых организовано регулируемое с помощью светофоров движение транспортных средств, включает в себя управляющую компьютерную систему, транспортные средства оснащены приемопередающими устройствами с возможностью приема сигналов системы глобального позиционирования и передачи их в управляющую компьютерную систему, полосы магистралей оснащены светофорами, соединенными с управляющей компьютерной системой, а регулирование потоками на дорожной сети осуществляется путем создания стабилизирующих очередей транспортных средств, регулирующих их перемещение с помощью светофоров с учетом транспортного спроса на перемещение по магистральной сети транспортных средств по заданным маршрутам.

В основе изобретения лежит перераспределение и стабилизация потоков между магистральной сетью и парковочными зонами с использованием сетевых обратных связей, включающих космические средства наблюдения.

Приняты следующие обозначения:

Магистраль - отрезок многорядной дороги с односторонним или двусторонним движением и регулируемыми въездами и выездами;

Перекресток - связная область пересечения двух и большего числа магистралей, допускающая наличие эстакад и туннелей;

Магистральная сеть - совокупность перекрестков, соединенных магистралями. При этом магистральная сеть выполнена без остановок, стоянок и парковок;

Р-зоны - области, являющиеся дополнением магистральной сети до сети мегаполиса;

Т - перекресток (Т-образный перекресток) - регулируемое соединение магистрали и прилегающей Р-зоны;

Потоковый компенсатор (Т* - перекресток) - Т - перекресток с функцией компенсатора, который может обеспечить полную откачку потока из магистрали в течение фиксированного интервала времени;

Светофорная сеть - сеть, регулирующая въезды и выезды магистралей, перекрестков и Р-зон;

Система глобального позиционирования (GPS / ГЛОНАСС) - спутниковая группировка аппаратурой, позволяющая в реальном времени получать сетевую координату подвижных и стоящих объектов с GPS приемником;

Транспортная единица - транспортное средство, поддерживающее безопасную дистанцию и выполняющая команды светофоров и дорожных указателей (с перспективой оснащения транспортных единиц автопилотами);

Поток транспортных единиц на магистральной сети - управляемый поток на магистральной сети сотовой вычислительной сетью сбора, хранения, обработки данных и формированием команд управления транспортными единицами и светофорными сигналами;

Кластер - совокупность транспортных единиц с равными дистанциями и равными скоростями;

О-кластер - кластер, в котором скорость всех частиц равна нулю;

Маршрут - траектория, связывающая две Р-зоны;

Полная магистральная сеть - магистральная сеть, в которой каждая пара Р-зон соединена маршрутом, целиком проходящим по магистральной сети;

Матрица транспортного спроса - квадратная матрица, в которой каждый элемент характеризует интенсивность потока между соответствующей парой Р-зон;

Матрица деления потоков на перекрестках - всякая матрица деления потока в магистральной сети является транспонированной матрицей относительно стохастической матрице;

Изобретение иллюстрируют примером.

На фиг.1 показана схема магистральной сети.

Магистральная сеть содержит разделенную перекрестками 1 сеть пересекающихся многополосных магистралей 2, Р-зон 3 по периметру которых организовано регулируемое с помощью светофоров и Т-перекрестков 4 движение транспортных средств, управляющую компьютерную систему (на чертеже не показана).

Распределение потоков по магистральной сети определяется следующими факторами:

- транспортным спросом на использование того или иного маршрута;

- ограничениями пропускной способности отдельных магистралей и перекрестков.

В случаях, когда транспортный спрос и пропускная способность фрагментов магистральной сети согласованы, то имеют место стационарные потоки. В таких потоках О-кластеры не достигают критических (блокирующих) размеров. В стационарных потоках их интенсивности представляются собственными векторами транспонированных стохастических матриц, которые характеризуют деления потоков на перекрестках магистральной сети. В отсутствие сетевых процессов управления стационарные потоки оказываются неустойчивыми. Например, при отсутствии баланса между магистральными входами и выходами рост О-кластера приводит к блокировке выхода из соседнего перекрестка магистральной сети.

Стационарный режим

Стационарный штатный режим на светофоре (перекрестках 1), сопровождается периодическим процессом образования и исчезновения O-кластеров. При перенасыщении потоков указанная периодичность нарушается. Теория внутренних потоковых процессов образования, перемещения, деления и исчезновения О-кластеров строится на исследованиях общих дифференциально функциональных уравнений. Таким образом, противодействие механизмам блокировки требует постоянного наблюдения за сетевыми потоками с включенными в них О-кластерами.

Общие требования к навигационной системе.

Из данного контекста следует, что сетевая навигационная система должна удовлетворять требованиям, которые полностью решают задачу о наблюдаемости всех О-кластеров на магистральной сети, заполненной потоками транспортных единиц.

Разрушение О-кластера в перенасыщенном потоке осуществляется путем удаления установленного числа транспортных единиц по критерию «достижение границы допустимых насыщений».

Указанное удаление транспортных единиц из магистрали осуществляется через Т* и Т - перекрестки 4.

Механика противодействия

Противодействие заторам основано на удалении транспортных единиц из перенасыщенных магистральных потоков на магистралях 2 с использованием управляемых соединений магистральной сети и Р-зон 3

Сетевая навигационная система

Сетевая навигационная система содержит следующие компоненты:

- систему глобального позиционирования, которая решает задачу измерения (в системе координат связанной с Землей) положения GPS - приемно-передающего устройства, расположенного в транспортной единице;

- наземная сетевая вычислительная среда (например, среда сотовой телефонии), которая получая данные от GPS - навигаторов, осуществляет следующие масштабные вычисления: (а) вычисления положения всех О-кластеров; (б) формирование команд для удаления избыточных транспортных единиц по всей магистральной сети.

В результате, обратные связи реализуются через следующие типовые команды управления:

- команда на «рулевую машину автопилота» транспортной единицы;

- команда на Т и Т* - перекрестки для удаления избыточных транспортных единиц.

Предельная ситуация - минимальный размер Р-зоны, имеет место, когда каждой Р-зоне 3 сопоставляется одно сооружение и/или один дом;

Максимальному размеру Р-зоны можно, например, сопоставить Р-зону, в которой длительность максимального маршрута сопоставляется интервал времени достижения станции метро и/или достижение стационарной парковки, расположенной на границе Р-зоны;

Другое ограничение на размер Р-зоны связано с ограничением на вычислительную сложность навигационной системы;

Также предполагается, что положение магистралей и Р-зон должно максимально учитывать существующую дорожную сеть мегаполиса.

Заявляемое техническое решение позволяет стабилизировать потоки транспортных единиц и согласовать транспортный спрос и потоковую насыщенность, а также исключить транспортные пробки на магистральной сети мегаполиса.

Дорожная сеть мегаполиса, содержащая разделенную перекрестками сеть пересекающихся многополосных магистралей, в виде парковочных (Р-зон) ячеек, по периметру которых организовано регулируемое с помощью светофоров движение транспортных средств, отличающаяся тем, что дорожная сеть включает в себя управляющую компьютерную систему, транспортные средства оснащены приемопередающими устройствами с возможностью приема сигналов системы глобального позиционирования и передачи их в управляющую компьютерную систему, полосы магистралей оснащены светофорами, соединенными с управляющей компьютерной системой, а регулирование потоками на дорожной сети осуществляется путем создания стабилизирующих очередей транспортных средств, регулирующих их перемещение с помощью светофоров с учетом транспортного спроса на перемещение по магистральной сети транспортных средств по заданным маршрутам.