РОЗРОБЛЕНА МЕТОДИКА ЗАСТОСУВАННЯ ТРАНСПОРТНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

Сьогодні 18 лютого 2022 року завершується прийом пропозицій та зауважень до МЕТОДИЧНИХ РЕКОМЕНДАЦІЙ З МОДЕЛЮВАННЯ ТРАНСПОРТНИХ ПОТОКІВ ПІД ЧАС ОЦІНЮВАННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЄКТНИХ РІШЕНЬ ЩОДО ДОРОЖНЬОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ МР Б.2.2-37641918-928:202Х (перша редакція) пропонується встановити методи моделювання транспортних потоків на автомобільних дорогах загального користування.

Методичні вказівки розроблені з метою надання конкретного порядку застосування транспортного моделювання та встановлення правил розрахунку існуючої та прогнозування очікуваної на відповідний перспективний період інтенсивності руху на вулицях та дорогах загального користування під час проведення проєктно-вишукувальних робіт для врахування у проєктах з будівництва автомобільних доріг, проведенні дорожніх робіт, розробленні програм розвитку автомобільних доріг.

На сьогодні чинні ДБН Б.2.2-12:2019 «Планування та забудова територій», ДБН В.2.3-4:2015 «Автомобільні дороги» та ДБН В.2.3-5:2018 «Вулиці та дороги населених пунктів» декларують саме необхідність застосування транспортного моделювання, але порядок, методологія побудови і роботи з транспортними моделями та їх застосування відсутні.

Пропонується ряд термінів та визначень понять, серед яких:

транспортне моделювання – математичне моделювання транспортних потоків з використанням програмного забезпечення під час планування, моделювання та керування транспортними системами.
транспортне планування (traffic planning) – комплекс транспортних, планувальних, будівельних і природоохоронних заходів, спрямованих на забезпечення необхідних потреб у переміщеннях населення і економіки даного регіону.
транспортна модель (traffic model) – комплекс математичних моделей і програмних засобів, призначений для оцінювання параметрів переміщення транспорту, пішоходів, пасажирських і вантажних потоків за транспортними і маршрутними мереж деякої території.
кордонний транспортний район (cordon traffic zone) – умовний транспортний район, розташований на межі області моделювання. Кордонні райони відіграють роль джерел і цілей кореспонденцій між внутрішніми районами області моделювання і територіями, що знаходяться поза нею, а також транзитних кореспонденцій через область моделювання.
сценарій (scenario) – набір модифікацій моделі базового року для розрахунку різних варіантів прогнозу інтенсивності руху в транспортній моделі.

Моделі транспортного попиту. Методичною основою транспортної моделі є класична 4-ри крокова модель розрахунку транспортного попиту:

1 крок початковий етап – оцінювання загальних обсягів переміщень (модель формування попиту);
2 крок – розрахунок матриць міжрайонних кореспонденцій (розподіл кореспонденцій);
3 крок – розподіл кореспонденцій за видами транспорту (розподіл за видами транспорту);
4 крок завершальний етап – розподіл кореспонденцій за мережею і розрахунок інтенсивності транспортних та пасажиропотоків (розподіл кореспонденцій за мережею).

Область моделювання. Для прогнозування інтенсивності транспортних потоків на автомобільній дорозі/ділянці загального користування/вулиці, які проєктуються, необхідним є визначення області моделювання.

В область моделювання включаються:

альтернативні дороги, тобто дороги/вулиці, що йдуть у близькому напрямку і надають альтернативні маршрути руху щодо проєктної дороги (ділянки) чи вулиці;
всі території, кореспонденції з яких ймовірно будуть використовувати проєктну дорогу/вулицю чи їх ділянку, або користуватися запропонованими альтернативними шляхами.

Область моделювання визначається наступним чином: вибираються дві найближчі великі магістралі справа і зліва від проєктної дороги/вулиці, потім в область моделювання включаються всі адміністративні райони/території ОТГ, що лежать всередині альтернативних доріг/вулиць, а також прилеглі до альтернативних доріг/вулиць із зовнішнього боку.

Методологія побудови та роботи з транспортними моделями включає:

попереднє аналізування і вибір спеціального програмного забезпечення для транспортного моделювання. На сьогодні є великий вибір спеціалізованих програмних рішень наступних розробників: PTV Vision Traffic Suite, Bentley Systems, WS LANDCAD, СARD / 1, TSS – Transport Simulation System и другие. Для транспортного моделювання на макрорівні, коли на вихідному наборі гіпотез складається завершена аналітична модель, призначені наступні пакети: TransCad® (Caliper Corp., USA); EMME / 2™ (Montreal University); TRIPS (MVA UK); CUBE; SATURN (Leeds University, UK); VISSUM (компонент пакету PTV Vision, PTV AG, Karlsruhe, Germany). Для моделювання транспортних потоків на мікрорівні, коли є додаткові закодовані алгоритми поведінки, призначені AIMSUN2; DRACULA; Paramics; SISTM; VISSIM та інші.

збір і підготовка вихідних даних для розробки моделі. Вихідними даними є: дані про транспортну мережу; демографічні та соціально-економічні дані про транспортну рухомість/мобільність населення; об’єм вантажних перевезень у межах області аналізування; фактичні дані за транспортними і пасажирськими потоками, що необхідні для калібрування моделі базового року; дані соціологічних опитувань. Детальний опис усіх типів вихідних даних наведений у п.8 Медичних рекомендацій;
введення отриманих вихідних даних у модель;
верифікація моделі – перевірка правильності введення вихідних даних, геометрії вулично-дорожньої мережі, параметрів організації дорожнього руху, що визначають залежність (функцій) тощо;
калібрування моделі – налаштування різних параметрів моделі з метою мінімізації розбіжності даних обстежень і результатів моделювання;
валідація моделі – порівняння результатів моделювання і реальної ситуації з використанням набору незалежних даних, які не беруть участі в калібруванні для оцінювання працездатності моделі і можливості її використання для прогнозів;
виконання експериментів, інтерпретація та аналізування результатів;
розроблювання прогнозованої моделі (при необхідності);
формування звітних матеріалів. Результати розрахунку можуть бути представлені у формі: числова (електронні таблиці), графічна (на карті засобами спеціалізованого програмного забезпечення), повна база даних моделі (в форматі спеціалізованого програмного забезпечення, яке використовується);
супровід моделі, актуалізація даних (при необхідності).

Приблизний процес розробки проєкту у ПК PTV VISSIM

від конструювання мережі до отримання порівняльних таблиць

збір і підготовка вихідних даних для розробки моделі. Вихідними даними є: дані про транспортну мережу; демографічні та соціально-економічні дані про транспортну рухомість/мобільність населення; об’єм вантажних перевезень у межах області аналізування; фактичні дані за транспортними і пасажирськими потоками, що необхідні для калібрування моделі базового року; дані соціологічних опитувань. Детальний опис усіх типів вихідних даних наведений у п.8 Медичних рекомендацій;
введення отриманих вихідних даних у модель;
верифікація моделі – перевірка правильності введення вихідних даних, геометрії вулично-дорожньої мережі, параметрів організації дорожнього руху, що визначають залежність (функцій) тощо;
калібрування моделі – налаштування різних параметрів моделі з метою мінімізації розбіжності даних обстежень і результатів моделювання;
валідація моделі – порівняння результатів моделювання і реальної ситуації з використанням набору незалежних даних, які не беруть участі в калібруванні для оцінювання працездатності моделі і можливості її використання для прогнозів;
виконання експериментів, інтерпретація та аналізування результатів;
розроблювання прогнозованої моделі (при необхідності);
формування звітних матеріалів. Результати розрахунку можуть бути представлені у формі: числова (електронні таблиці), графічна (на карті засобами спеціалізованого програмного забезпечення), повна база даних моделі (в форматі спеціалізованого програмного забезпечення, яке використовується);
супровід моделі, актуалізація даних (при необхідності).

Рис.1. Аналіз та порівняння та визначення вибору даних для аналізу

Рис.2. Створення мережі

Рис.3. Візуалізація результатів та побудова діаграм потоків за агрегованими параметрами

Методичні рекомендації визначають типологію математичних моделей – транспортних потоків: агрегований (макро-), що оперує загальними параметрами (щільність, швидкість, інтенсивність руху); дезагрегований (мікро-), де враховуються закономірності руху окремих автомобілів або їх невеликих груп (призначені для локальних об’єктів – перехресть, ділянок магістралей, розв’язок, кругових перетинів).

За способом отримання інформації про транспортний потік моделі діляться на: аналітичні моделі, які засновані на теоретичних і емпіричних залежностях між параметрами транспортного потоку і транспортної інфраструктури; імітаційні моделі, які прагнуть описати і відтворити в часі процеси руху транспортних потоків і їх взаємодії з транспортною інфраструктурою.

Результуюча класифікація моделей транспортних потоків

Підхід до моделювання	Клас точності	Функціональність і призначення	Продукти вність	Програмний комплекс
Макроаналітичний	низький	Прогноз перерозподілу потоків на великих мережах. Моделі стратегічного планування і тактичні моделі	дуже висока	EMME, TransCAD, VISUM, AIMSUN (v8), CUBE
Макроімітаційний	середній	Прогноз перерозподілу потоків з урахуванням фактору часу. Наближена оцінка показників якості роботи ВДМ. Залучення в контур оптимізації параметрів регулювання	висока	TRANSYT, SATURN,SYN CHRO, LinSig
Мікроаналітичний в	високий	Аналіз показників роботи окремих перехресть, невеликих ділянок магістралей	висока	SIDRA, INTERSECTI ON, HCS, ARCADY
Мікроімітаційний	дуже високий	Детальний аналіз показників роботи окремих перехресть, магістралей, невеликих і середніх мереж	низька	VISSIM, AIMSUN,PAR AMICS, CORSIM
Мезоаналітичний	середній	Аналіз показників роботи окремих перехресть, магістралей, невеликих і середніх мереж	дуже висока
Мезоімітаційний	високий	Аналіз показників роботи окремих перехресть, магістралей, середніх і великих мереж	середня	AIMSUN, CONTRAM, DYNAMIT-P, VISSIM