DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.7(38).2.222-230

Обгрунтування критерію стійкості транспортного потоку на дільницях дорожньої мережі

А. Г. Кравцов, Т. Ф. Ларіна, О. М. Горяїнов, А.С. Козенок, Т.Е. Городецька, І.А. Бабич

Об авторах

А. Г. Кравцов, доцент, кандидат технічних наук, Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна, e-mail: kravcov_84@ukr.net, ORCID ID: 0000-0003-3103-6594

Т. Ф. Ларіна, професор, доктор економічних наук, Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна, ORCID ID: 0000-0003-3149-8430

О. М. Горяїнов, доцент, кандидат технічних наук, Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна, e-mail: goryainov@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-5967-2835

А.С. Козенок, доцент, кандидат технічних наук, Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна, e-mail: anna13kozenok@gmail.comm, ORCID ID: 0000-0002-3152-2253

Т.Е. Городецька, доцент, кандидат економічних наук, Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна, ORCID ID: 0000-0001-7350-2624

І.А. Бабич, старший викладач, Державний біотехнологічний університет, м. Харків, Україна, e-mail: ines.babochka@gmail.com, ORCID ID: 0009-0006-2158-0261

Анотація

У роботі отримано критерій оцінки стійкості транспортного потоку на різних ділянках вулично-дорожньої мережі. Аналіз критерію дозволяє сформулювати параметри, від яких залежить стійкість. Показано, що на стійкість транспортного потоку впливають щільність та інтенсивність транспортного потоку. Їх необхідно розраховувати для кожної ділянки дорожньої мережі чи магістралі як коефіцієнти підсилення. Дано визначення робастності транспортного потоку (англ. robust range) – це безрозмірна величина, яка характеризує діапазон сталого руху транспортних засобів на ділянках дорожньої мережі з урахуванням її інфраструктури, щільності та інтенсивності руху без затримок та заторів. Показано, що розроблений критерій робастності необхідно застосовувати при аналізі дорожньої мережі на виникнення затримок під час руху та заторів, а також при проектуванні нової міської дорожньої мережі.

Ключові слова

транспортний потік, моделювання, динамічна модель, градієнт щільності, градієнт швидкості, коефіцієнт підсилення, постійна часу, критерій стійкості, критерій робастності транспортного потоку

Повний текст:

PDF

Посилання

1. Vojtov, V.A., Kravtsov, A.H., Karnaukh, M.V., Horyayinov, O.M., Kozenok, A.S. & Babych, I.A. (2023) Otsinka erhonomichnoyi stiykosti transportnoho potoku na dilʹnytsyakh dorozhnʹoyi merezhi. Identyfikatsiya matematychnoyi modeli [Identification of a mathematical model]. Tsentralʹnoukrayinsʹkyy naukovyy visnyk. Tekhnichni nauky – Central Ukrainian scientific bulletin. Technical sciences, Issue 7(38), 236-245 [in Ukrainuan].

2. Kessels, F. (2019). Introduction to Traffic Flow Modelling. In: Traffic Flow Modelling. EURO Advanced Tutorials on Operational Research. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-78695-7_1 [in English].

3. Hoogendoorn, S. & Bovy, P. H. L. (2001) State-of-the-art of vehicular traffic flow modeling. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part I Journal of Systems and Control Engineering, 215:283-303. DOI:10.1243/0959651011541120 [in English].

4. Zhu, Y., Wu, Q. & Xiao, N. (2022) Research on highway traffic flow prediction model and decision-making method. Sci Rep, 12, 19919. https://doi.org/10.1038/s41598-022-24469-y [in English].

5. Marcello Montanino, Julien Monteil, Vincenzo Punzo. (2021). From homogeneous to heterogeneous traffic flows: Lp String stability under uncertain model parameters. Transportation Research Part B: Methodological, Volume 146, Pages 136-154. https://doi.org/10.1016/j.trb.2021.01.009 [in English].

6. Saeed Mohammadian, Zuduo Zheng, Md. Mazharul Haque & Ashish Bhaskar. (2021). Performance of continuum models for realworld traffic flows: Comprehensive benchmarking. Transportation Research Part B: Methodological, Vol. 147, Pp. 132-167 https://doi.org/10.1016/j.trb.2021.03.007 [in English].

7. Jiping Xing, Wei Wu, Qixiu Cheng & Ronghui Liu. (2022). Traffic state estimation of urban road networks by multi-source data fusion: Review and new insights. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, Vol. 595, 1, 127079. https://doi.org/10.1016/j.physa.2022.127079 [in English].

8. Huk, V.I. & Shkodovsʹkyy, Yu.M. (2009). Transportni potoky: teoriya ta yikh zastosuvannya v urbanistytsi [Transport flows: theory and their application in urbanism]. Kharkiv: Zoloti storinky [in Ukrainian].

9. Huk, V.I. & Zaporozhtseva, O.V. (2010). Vzayemozv'yazok intensyvnosti, shvydkosti i shchilʹnosti transportnykh potokiv na bahatosmuhovykh avtomahistralyakh [Interrelationship of intensity, speed and density of traffic flows on multi-lane highways]. Vestnyk KHNADU: sb. nauch. tr. – Herald of the KhNARU, Issue 50, 69– 73 [in Ukrainian].

10. Zaporozhtseva, Ye.V. (2013). Raspredeleniye zaderzhek avtomobiley na avtomogistralyakh [Distribution of vehicle delays on highways.]. Vestnik KHNADU – Herald of the KhNARU, Issue.61-62, 102 – 105 [in Ukrainian].

11. Zhdanov, V.L. (2008). Analiz informativnogo priznaka yemkosti transportnogo potoka kak kriteriya otsenki urovnya yego integral'noy opasnosti [Analysis of the informative sign of the capacity of the transport flow as a criterion for assessing the level of integral danger]. Vestnik KuzGTU, Avtomobil'nyy transport – Herald of KuzGTU. Automobile transport [in Ukrainian].

12. Jie Sun, Zuduo Zheng & Jian Sun. (2020). The relationship between car following string instability and traffic oscillations in finite-sized platoons and its use in easing congestion via connected and automated vehicles with IDM based controller. Transportation Research Part B: Methodological, Vol. 142, Pp. 58-83 . Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.trb.2020.10.004 [in English].

13. Kieran Kalair & Colm Connaughton. (2021). Anomaly detection and classification in traffic flow data from fluctuations in the flow–density relationship. Transportation Research Part C: Emerging Technologies, Vol. 127, 103178. https://doi.org/10.1016/j.trc.2021.103178 [in English].

14. Smirnova, M.N., Bogdanova, A.I., Zhu, Z.J., Manenkova, A.S. & Smirnov, N.N. (2014). Matematicheskaya model' avtotransportnykh potokov s elementami vyazkouprugosti [Mathematical model of motor vehicle flows with viscoelasticity elements]. Matem. modelirovaniye – Math. modeling, Vol. 26, 7, 54–64 [in Ukrainian].

15. Geng Zhang, Yu Zhang, Dong-bo Pan & Chun-yan Sang. (2019). Study on the interval integration effect of vehicle’s self-delayed velocity on traffic stability in micro traffic modeling. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, Vol. 533, 1, 121941. https://doi.org/10.1016/ j.physa.2019.121941 [in English].

16. Mykolaiets, D. & Klen, K. (2020). Fundamentals of the automatic control theory. Calculation work. Kyiv : Igor Sikorsky, Kyiv Polytechnic Institute. Retrieved from https://ela.kpi.ua/handle/123456789/38282 [in English].

17. Isidori, A. (2009). Control Theory for Automation: Fundamentals. Springer Handbooks book series (SHB) , pp. 147-172. Retrieved from https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-78831-7_9 [in English].

18. Vojtov, V., Kutiy, О., Berezhnaja, N., Karnaukh, M. & Bilyaeva, O. (2019). Modeling of reliability of logistic systems of urban freight transportation taking into account street congestion. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 4, no. 3 (100), рр. 15-21 [in English].

19. Muzylyov, D., Shramenko, N. & Karnaukh, M. (2021). Choice of Carrier Behavior Strategy According to Industry 4.0. In: Ivanov V., Trojanowska J., Pavlenko I., Zajac J., Peraković D. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV. DSMIE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham [in English].

Пристатейна бібліографія ГОСТ

  1. Оцінка ергономічної стійкості транспортного потоку на дільницях дорожньої мережі. Ідентифікація математичної моделі. / В.А. Войтов та ін. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. 2023. Вип. 7(38). С. 236-245
  2. Kessels, F. (2019). Introduction to Traffic Flow Modelling. In: Traffic Flow Modelling. EURO Advanced Tutorials on Operational Research. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-78695-7_1
  3. Hoogendoorn S., Bovy P. H. L. State-of-the-art of vehicular traffic flow modeling. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part I Journal of Systems and Control Engineering. 2001. 215:283-303. DOI:10.1243/0959651011541120
  4. Zhu, Y., Wu, Q. & Xiao, N. Research on highway traffic flow prediction model and decision-making method. Sci Rep . 2022. 12, 19919. https://doi.org/10.1038/s41598-022-24469-y
  5. Marcello Montanino, Julien Monteil, Vincenzo Punzo. From homogeneous to heterogeneous traffic flows: Lp String stability under uncertain model parameters. Transportation Research Part B: Methodological. 2021. Vol. 146. P. 136-154. https://doi.org/10.1016/j.trb.2021.01.009
  6. Saeed Mohammadian, Zuduo Zheng, Md. Mazharul Haque, Ashish Bhaskar. Performance of continuum models for realworld traffic flows: Comprehensive benchmarking. Transportation Research Part B: Methodological. 2021. Vol. 147. P. 132-167. https://doi.org/10.1016/j.trb.2021.03.007
  7. Jiping Xing, Wei Wu, Qixiu Cheng, Ronghui Liu. Traffic state estimation of urban road networks by multi-source data fusion: Review and new insights. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. 2022. Vol. 595. 1. 127079. https://doi.org/10.1016/j.physa.2022.127079
  8. Гук В.І., Шкодовський Ю.М. Транспортні потоки: теорія та їх застосування в урбаністиці: монографія. Х.: Золоті сторінки, 2009. 232 с.
  9. Гук В.І., Запорожцева О.В. Взаємозв’язок інтенсивності, швидкості і щільності транспортних потоків на багатосмугових автомагістралях. Вестник ХНАДУ: сб. науч. тр. 2010. Вып. 50. С. 69– 73.
  10. Запорожцева Е.В. Распределение задержек автомобилей на автомогистралях. Вестник ХНАДУ. 2013. Вып.61-62. С. 102 – 105.
  11. Жданов В.Л. Анализ информативного признака емкости транспортного потока как критерия оценки уровня его интегральной опасности. Вестник КузГТУ. Автомобильный транспорт. 2008. С. 12 – 17.
  12. Jie Sun, Zuduo Zheng, JianSun. The relationship between car following string instability and traffic oscillations in finite-sized platoons and its use in easing congestion via connected and automated vehicles with IDM based controller. Transportation Research Part B: Methodological. 2020. Vol. 142. P. 58-83 https://doi.org/10.1016/j.trb.2020.10.004 .
  13. Kieran Kalair, Colm Connaughton. Anomaly detection and classification in traffic flow data from fluctuations in the flow–density relationship. Transportation Research Part C: Emerging Technologies. 2021. Vol. 127. 103178. https://doi.org/10.1016/j.trc.2021.103178.
  14. Смирнова М.Н., А. И. Богданова А.И., Zhu Z.J., Маненкова А.С., Смирнов Н.Н. Математическая модель автотранспортных потоков с элементами вязкоупругости. Матем. моделирование. 2014. Т.26. № 7. С. 54–64
  15. Geng Zhang, Yu Zhang, Dong-bo Pan, Chun-yan Sang. Study on the interval integration effect of vehicle’s self-delayed velocity on traffic stability in micro traffic modeling. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. 2019. Vol. 533. 1. 121941. https://doi.org/10.1016/j.physa.2019.121941
  16. Mykolaiets D., Klen K. Fundamentals of the automatic control theory. Calculation work. Kyiv : Igor Sikorsky, Kyiv Polytechnic Institute, 2020. 45 p. https://ela.kpi.ua/handle/123456789/38282
  17. Isidori A. Control Theory for Automation: Fundamentals. Springer Handbooks book series (SHB) , 2009. Pp. 147-172. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-78831-7_9
  18. Modeling of reliability of logistic systems of urban freight transportation taking into account street congestion. / Vojtov V. et al. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 4, no. 3 (100). Рр. 15-21. DOI: 10.15587/1729-4061.2019.175064.
  19. Muzylyov D., Shramenko N., Karnaukh M. (2021) Choice of Carrier Behavior Strategy According to Industry 4.0. In: Ivanov V., Trojanowska J., Pavlenko I., Zajac J., Peraković D. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV. DSMIE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-77719-7_22.

Copyright (c) 2023 А. Г. Кравцов, Т. Ф. Ларіна, О. М. Горяїнов, А.С. Козенок, Т.Е. Городецька, І.А. Бабич