Комплексне дослідження ефективності системи координованого світлофорного регулювання на магістральних вулицях
Автор: Лисак Богдан Богданович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Організація і регулювання дорожнього руху
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У дипломному проєкті представлено комплексне дослідження ефективності системи координованого світлофорного регулювання на магістральних вулицях міської вулично-дорожньої мережі з урахуванням сучасних тенденцій розвитку транспортних потоків, збільшення інтенсивності руху, підвищення потреб у мобільності населення та важливості забезпечення безпеки дорожнього руху. Актуальність теми зумовлена стрімким ростом кількості транспортних засобів у великих містах України, що призводить до суттєвого перевантаження ключових транспортних коридорів, зниження середньої швидкості руху, зростання затримок та додаткових економічних втрат. Координоване світлофорне регулювання, як одна з найбільш ефективних технологій управління транспортними потоками у міському просторі, дозволяє підвищити пропускну здатність магістральних вулиць за рахунок синхронізації сигналів світлофорів та формування так званої «зеленої хвилі». Водночас ефективність такої системи істотно залежить від низки чинників, серед яких: структура транспортного потоку, наявність або відсутність громадського транспорту, параметри циклу світлофорного регулювання, конфігурація перехресть, швидкісний режим, нерівномірність потоків у різні періоди доби та технічний стан елементів керування [1–3]. У роботі виконано розгорнутий аналіз теоретичних засад функціонування координованих систем регулювання та визначено методологічні підходи до оцінювання їх ефективності в реальних умовах експлуатації. Окрему увагу приділено питанням розроблення оптимальних режимів світлофорної координації на основі циклів у діапазоні 25 – 120 с, що дозволяє обрати найбільш доцільні параметри для різних типів вуличних коридорів – як тих, що мають рівномірний характер руху, так і тих, де присутні значні коливання інтенсивності. У дослідженні також використано сучасні методи транспортного моделювання з застосуванням мікросимуляційних програм (зокрема PTV VISSIM), що дає змогу оцінювати вплив різних схем координації на роботу транспортної системи комплексно, з урахуванням широкого спектра параметрів та поведінкових аспектів учасників руху [1, 4–5]. Проведено порівняльний аналіз різних варіантів організації руху: від некоординованих режимів до складних варіантів з пріоритизацією громадського транспорту, адаптивним регулюванням та гнучкими планами залежно від добового розподілу інтенсивності. У роботі проаналізовано, як зміна довжини циклу впливає на затримки транспортних засобів, середню швидкість руху, стабільність транспортних потоків, рівень транспортних затримок у пікові періоди та можливість підтримання безперервного руху на протяжних ділянках вулично-дорожньої мережі. Результати моделювання дозволили виявити, що правильно налаштована координація може зменшити середню тривалість затримок до 25 – 40 %, скоротити довжину черг на 15 –30 %, а також підвищити середню швидкість руху на окремих ділянках до 10 –20 %, що свідчить про суттєві переваги даної технології. У рамках дослідження окремо виконано оцінювання впливу роботи громадського транспорту на ефективність координації. Було встановлено, що наявність зупинок поблизу перехресть, особливо за умов інтенсивного пасажирообміну, може суттєво впливати на стабільність транспортного потоку та порушувати синхронізацію «зеленої хвилі». Водночас застосування пріоритету громадському транспорту (за допомогою детекторів або програмних алгоритмів) дозволяє покращити час прибуття автобусів та тролейбусів до зупинок і підвищити регулярність руху без суттєвого погіршення умов для індивідуального транспорту. Такі заходи виявилися найбільш ефективними на вулицях зі значною часткою громадського транспорту або на ділянках, де відсутня можливість фізичного розширення проїзної частини. Також у роботі досліджено питання адаптивності координованих систем світлофорного регулювання до нерівномірності транспортних потоків у різні періоди доби. Встановлено, що найбільш ефективними є ті системи, які дозволяють автоматично перемикатися між режимами – базовим, піковим, міжпіковим та вечірнім – на основі даних детекторів або прогнозних моделей. Водночас для частини магістральних вулиць доцільним є збереження сталих параметрів координації у періоди відносно рівномірного завантаження. Практична частина роботи передбачає виконання повного циклу дослідження на конкретній магістральній вулиці (або групі вулиць), включно з: – збором вихідних даних щодо інтенсивності транспортного потоку, структури транспортних засобів, наявності пішоходів і зупинок громадського транспорту; – аналізом існуючих режимів світлофорного регулювання та визначенням проблемних ділянок; – розробленням декількох сценаріїв координації світлофорів; – моделюванням кожного сценарію у програмному середовищі VISSIM; – порівнянням отриманих результатів за такими показниками, як середня швидкість, час затримки, довжина черги, пропускна спроможність та стабільність транспортних потоків; – вибором оптимального варіанта координації з урахуванням технічних, економічних і експлуатаційних чинників. Результати дослідження можуть бути використані управліннями транспорту та дорожнього господарства, комунальними підприємствами, що займаються обслуговуванням світлофорних об’єктів, а також фахівцями з транспортного планування при розробленні програм модернізації міської системи регулювання дорожнього руху. Об’єкт дослідження – процес організації та функціонування світлофорного регулювання на магістральних вулицях міської вулично-дорожньої мережі. Предмет дослідження – параметри та закономірності роботи системи координованого світлофорного регулювання й її вплив на транспортні потоки, затримки, середню швидкість руху та пропускну здатність магістральних вулиць у різних умовах інтенсивності та структури руху. Мета дослідження – підвищення ефективності функціонування транспортних потоків на магістральних вулицях шляхом розроблення, моделювання та оцінювання оптимальних режимів координованого світлофорного регулювання, які забезпечують мінімізацію транспортних затримок та максимізацію пропускної спроможності. Завдання дослідження: 1. Виконати аналіз сучасних підходів до організації координованого світлофорного регулювання на магістральних вулицях. 2. Дослідити особливості зміни транспортних потоків у різні періоди доби та визначити чинники, які впливають на ефективність координації. 3. Проаналізувати існуючі режими роботи світлофорних об’єктів на досліджуваній ділянці магістральної вулиці. 4. Розробити декілька варіантів схем координації світлофорів з урахуванням циклу 25 – 120 с та можливості пріоритизації громадського транспорту. 5. Побудувати мікроскопічну модель руху в середовищі PTV VISSIM та налаштувати параметри моделювання відповідно до реальних умов. 6. Оцінити ефективність кожного сценарію за показниками середньої швидкості, часу затримки, довжини черги, пропускної здатності та стабільності транспортних потоків. 7. Виконати порівняльний аналіз результатів та визначити оптимальний варіант координації. 8. Надати практичні рекомендації щодо впровадження вибраної системи координації та подальшого вдосконалення транспортної інфраструктури на магістральних вулицях. Ключові слова: транспортний потік, регульоване перехрестя, транспорті затримки, пропускна здатність, довжина черги. Перелік використаних літературних джерел. 1. Поліщук, В. П., Бакуліч, О. О., Дзюба, О. П., & Єресов, В. І. (2011). Організація та регулювання дорожнього руху. Київ: Знання України. 2. Якименко, А., Дяченко, І., & Литвиненко, Р. (2021). Моделювання транспортних потоків у міських системах. Одеса: ОНПУ. 3. Сахно, В. Ю. (2018). Транспортне планування міст. Київ: НАУ. 4. Мітягін, В. М. (2009). Регулювання дорожнього руху в умовах великих міст. Харків: ХНАМГ. 5. U.S. Department of Transportation. (2009). Manual on Uniform Traffic Control Devices (MUTCD).