Транспортное планирование. Особенности моделирования транспортных потоков в крупных российских городах

Транспортное 
планирование

М.Р. Якимов,   А.А. Арепьева

ТРАНСПОРТНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ:

ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ 
ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ В КРУПНЫХ 
РОССИЙСКИХ ГОРОДАХ

Москва  Логос 

УДК 656.02
ББК 39.11
            Я45

© Якимов М.Р., 2016
© Логос, 2016

УДК 656.02
ББК 39.11

Якимов М.Р.
Транспортное планирование. Особенности моделирования транспортных потоков в крупных российских городах: монография / М.Р. Якимов, А.А. Арепьева. – М: Логос, 2016. – 280 с.

Рассмотрены основные особенности движения автотранспортных средств 
в крупных городах на примере г. Перми. Подробно изложены алгоритмы расчета, 
подходы и методы учета технических характеристик автомобилей и транспортного 
потока в процессе имитационного моделирования. Приводятся способы наблюдения и учета психофизиологических параметров поведения водителей при движении 
в городском транспортном потоке. Даны практические рекомендации по применению результатов расчетов, подходов и методов наблюдения в процессе имитационного моделирования.
Для специалистов в области организации дорожного движения, транспортного 
моделирования, студентов, аспирантов и преподавателей транспортных вузов 
и специальностей. Представляет интерес для руководитей и специалистов исполнительных органов власти крупных городов и других населенных пунктов, участвующих в решении вопросов транспортного планирования и дорожного строительства.

Я45

ISBN 978-5-98704-709-5

ISBN 978-5-98704-709-5

Рецензенты: 

О.В. Евсеев, доктор технических наук, директор Федерального бюджетного 
учреждения «Научный центр по комплексным транспортным проблемам 
Министерства транспорта Российской Федерации»

К.Ю. Трофименко, кандидат технических наук, директор Центра 
исследований транспортных проблем мегаполисов НИУ «Высшая школа 
экономики» 

Оглавление

Предисловие .........................................................................................................................9

Введение ...............................................................................................................................11

Глава 1. Формирование динамических характеристик транспортных 
потоков крупных городов на примере г. Перми ..............................................14
1.1. Базовая структура транспортного потока на улично-дорожной 
сети г. Перми .........................................................................................................14
1.1.1. Общие сведения ........................................................................................14
1.1.2. Классификация транспортного потока г. Перми 
по назначению ..............................................................................................16
1.1.3. Определение базовых автомобилей ...................................................21
1.1.4. Классификация транспортного потока г. Перми 
по массе ТС ...................................................................................................22
1.1.5. Классификация транспортного потока по показателям 
мощности .......................................................................................................24
1.2. Технические характеристики транспортных средств .............................26
1.2.1. Технические характеристики легковых транспортных 
средств ............................................................................................................29
1.2.2. Технические характеристики грузовых транспортных 
средств ............................................................................................................42
1.2.3. Технические характеристики транспортных средств 
общего пользования ...................................................................................53
1.2.4. Технические характеристики автопоезда ........................................65
1.2.5. Влияние изменения технических характеристик 
на результаты моделирования ................................................................70

Глава 2. Формирование состава транспортного потока при помощи 
средств визуализации PTV Vision® VISSIM ..................................................75
2.1. Формирование состава транспортного потока на основе 
3D-моделей базовых автомобилей ................................................................75
2.1.1. Общие сведения ........................................................................................75
2.1.2. Легковые транспортные средства .......................................................80

2.1.3. Грузовые транспортные средства .......................................................81
2.1.4. Транспортные средства общего пользования ................................83
2.2. Задание состава транспортного потока ........................................................85

Глава 3. Формирование психофизиологической модели поведения 
водителя ..........................................................................................................................87
3.1. Общие сведения ...................................................................................................87
3.2. Установление параметров модели движения, отвечающих 
за поддержание дистанции безопасности ...................................................92
3.2.1. Рассчитанные значения дистанции безопасности ........................92
3.2.2. Наблюдаемые значения дистанции безопасности ........................96
3.2.3. Стандартные значения параметров модели, влияющие 
на значение дистанции безопасности в PTV Vision® VISSIM ....100
3.2.4. Сравнительный анализ различных подходов при 
моделировании параметров дистанции безопасности ................106
3.2.5. Рекомендуемые значения параметров модели, влияющих 
на значение дистанции безопасности ...............................................108
3.2.6. Установление актуальных параметров дистанции 
безопасности в программном комплексе PTV Vision® VISSIM .......110
3.3. Актуализация параметров модели движения, отвечающих 
за поведение водителя на регулируемых перекрестках ......................113
3.3.1. Общие сведения .....................................................................................113
3.3.2. Реакция водителя на желтый сигнал светофора ........................114
3.3.3. Поведение при красно-желтом сигнале светофора ...................129
3.3.4. Уменьшение дистанции безопасности вблизи 
от стоп-линии ............................................................................................130
3.4. Установление параметров модели движения, отвечающих 
за маневр смены полосы ................................................................................131
3.4.1. Базовые определения, относящиеся к смене полосы ...............136
3.4.2. Параметры, определяющие способ обгона ...................................139
3.4.3. Параметры, определяющие процесс необходимой 
смены полосы (маршрута) ....................................................................140
3.4.4. Дополнительные параметры, отвечающие за маневр 
смены полосы ............................................................................................153
3.4.5. Параметры, отвечающие за кооперативную смену полосы .........162

Глава 4. Учет параметров окружающей среды и различных условий 
движения ......................................................................................................................166
4.1. Моделирование особенностей дорожного движения 
в различные сезоны года ................................................................................166
4.1.1. Изменение модели динамики транспортного потока ...............167
4.1.2. Изменение психофизиологической модели водителей ...........195

4.2. Моделирование особенностей движения в разное время суток .......202
4.2.1 Моделирование расстояния видимости в темное время 
суток .............................................................................................................202
4.2.2. Моделирование временной невнимательности ..........................205

Глава 5. Формирование 3d-моделей окружающей среды при помощи 
сторонних средств визуализации.......................................................................207
5.1. Визуализация строений ..................................................................................207
5.2. Визуализация ландшафта ..............................................................................208

Глава 6. Работа с файлами модели PTV VISION® VISSIM 
в текстовом режим ...................................................................................................214

Приложения .....................................................................................................................245

Список литературы .......................................................................................................276

Предисловие

Книга «Транспортное планирование. Особенности моделирования транспортных потоков в крупных российских городах» 
стала уже четвертой книгой, написанной одной группой авторов. 
Книги объединены в одну общую серию – «Транспортное планирование». Серия названа уже устоявшимся термином, сформированным авторами (https://ru.wikipedia.org/wiki/Транспортное_
планирование).
Предыдущие книги серии:
1. Транспортное планирование: формирование эффективных 
транспортных систем крупных городов: монография / Ю.В. Трофи менко, М.Р. Якимов. – М.: Логос, 2013. – 464 с.
2. Транспортное планирование: создание транспортных моделей 
городов: монография / М.Р. Якимов. – М.: Логос, 2013. – 188 с.
3. Транспортное планирование: практические рекомендации 
по созданию транспортных моделей городов в программном 
комплексе PTV Vision® VISUM: монография / М.Р. Якимов, 
Ю.А. Попов. – М.: Логос, 2014. – 200 с.,
хронологически выходили в свет в том порядке, в котором, по 
мнению авторов, следует рассматривать процесс транспортного 
планирования городов.
Четвертая книга серии, которую вы держите в руках, посвящена инструментам имитационного моделирования транспортных потоков. Именно имитационным моделированием заканчивается обоснование выбора конкретного управленческого 
решения в длинной цепи постановок и решений задач на пути 
совершенствования транспортной системы города.
Каждая из четырех книг может иметь своего читателя. 
В процессе транспортного планирования решается множество 
связанных между собой задач, но эти решения строятся на 
основе различных инструментов и подходов. Овладение всеми 
этими инструментами, подходами и технологиями – задача не 

Предисловие
10

простая даже для подготовленного транспортного инженера, 
тем не менее авторы надеются, что найдутся и такие читатели, 
которые прочтут все выпущенные на настоящий момент книги 
из серии «Транспортное планирование», что поможет им сформировать полную картину всего процесса транспортного планирования.

Введение

В настоящее время во всем мире наблюдается неуклонный 
рост парка транспортных средств. Это происходит по многим 
причинам, главная из которых – рост производительности труда 
в мире и, как следствие, повышение качества жизни людей, 
высвобождение их из реального производственного сектора экономики. Немаловажными факторами являются также диверсификация экономики и сопутствующее этому увеличение общей 
подвижности людей [1].
Как известно, количество транспортных средств во всем 
мире постоянно увеличивается, и в местах компактного проживания людей, особенно в крупных городах, нередко возникают 
проблемы в организации дорожного движения, порождающие 
снижение общей эффективности функционирования дорожнотранспортного комплекса. Часто эти проблемы выражаются 
в виде появления регулярно повторяющихся во времени заторов 
на отдельных участках улично-дорожной сети (УДС) городов, 
что вызывает недовольство всех участников дорожного движения, так как люди хотят иметь эффективно работающую транспортную инфраструктуру в любой момент [2].
В связи с этим у органов власти, ответственных за обеспечение 
транспортного обслуживания населения, время от времени возникает необходимость в изменении схемы организации дорожного движения на том или ином участке улично-дорожной сети 
или перекрестке, поскольку предыдущая схема организации движения не отвечает возрастающему спросу на транспортное движение через данный участок. Для этих целей во многих крупных 
городах все чаще используют средства имитационного моделирования движения транспортных потоков.
Имитационное моделирование транспортных потоков позволяет решить ряд необходимых задач для выработки и обоснования принятия решений в области организации дорожного движения:

Введение
12

1. Визуальный анализ эффективности функционирования 
существующей и проектных схем организации дорожного движения на отдельных участках улично-дорожной сети.
2. Детальное и формализованное рассмотрение результатов 
моделирования по нескольким параметрам функционирования 
моделируемого участка улично-дорожной сети (наиболее важными из них, несомненно, являются средняя скорость и среднее 
время задержки каждого транспортного средства). Результаты 
моделирования представляются в виде сводных числовых значений (суммы или среднего значения), полученных в результате 
оценки параметров движения каждого отдельного транспортного 
средства [3].
Наиболее распространенным программным продуктом, реализующим указанные функции, является продукт немецкой компании PTV AG – PTV Vision® VISSIM. Данный продукт используется специалистами в таких странах, как Австралия, Германия, 
Бельгия, Китай, Индия, США, Россия, Украина и др.
Для того чтобы облегчить пользователям работу с программой, 
компанией PTV AG было выпущено Руководство пользователя, 
которое в последующем было переведено на русский язык компанией «А+С Консалт» в Дрездене и Санкт-Петербурге. В руководстве подробно описываются все этапы работы в программном 
комплексе PTV Vision® VISSIM начиная от построения фрагмента улично-дорожной сети до описания технических характеристик транспортного средства.
В России одной из старейших компаний, использующих 
в своей работе этот программный комплекс, является ООО 
«Агентство дорожной информации РАДАР», г. Пермь. В частности, в программном комплексе PTV Vision® VISSIM специалистами компании выполнено около 150 проектов для таких городов, как Москва, Пермь, Самара, Екатеринбург, Томск, Курган, 
Улан-Удэ, Соликамск. При работе над проектами организации 
движения и последующего моделирования движения для достижения наиболее точных, а главное – наиболее приближенных 
к действительности результатов специалистами были исследованы некоторые особенности движения транспортных средств 
в городах, где проводилось моделирование.
Было выявлено, что некоторые особенности движения транспортных средств в плотном транспортном потоке не описаны 
в Руководстве пользователя PTV Vision® VISSIM, так как,