Разработка программ координированного управления движением транспортных потоков на городских магистралях

УДК 656.1 
 ББК 35.3 
Р 17 

Рецензент 
канд. техн. наук Г.Г. Шорин (ООО «Автоматика-Д», г. Омск) 

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве 
методических указаний. 

  Р17 
Разработка программ координированного управления движением 
транспортных потоков на городских магистралях : методические 
указания к курсовой работе по дисциплине «Теория управления 
транспортными потоками» / Кафедра «Организация перевозок и 
безопасность движения» ; сост. : В.В. Петров, В.М. Власов. – 2-е изд., 
дериватив., испр. – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2022. – URL: 
http://bek.sibadi.org/MegaPro, для авторизованных пользователей. – 
Загл. с экрана.

Рассматривается процедура составления программы координации и расчет 
эффективности координированного управления дорожным движением на городских 
магистралях. 
Содержат характеристику объекта управления, порядок подготовки дополнительных 
данных и таблиц для построения графиков и требования к построению 
графика координированного управления транспортными потоками. 
Предназначены для обучающихся по направлениям бакалавриата и магистратуры 
23.03.01, 23.04.01 «Технология транспортных процессов». 
Имеют интерактивное оглавление. 

Текстовое (символьное) издание (723 КБ) 
Системные требования: Intel, 3,4 Ghz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7 
1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов: 
Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader 

Редактор О.А. Соболева  
Техническая подготовка  − А.А. Орловская 

Издание 2-е, дериватив., испр. Дата подписания к использованию 18.11.2022 
Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ  
644080, г. Омск, пр. Мира, 5 
РИО ИПК СибАДИ 
644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1 

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2022 
 ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2013

Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите 
детей от информации, причиняющей вред их 
здоровью и развитию» данная продукция 
маркировке не подлежит 

~ 3 ~ 

 
 
Введение  
 
Цель курсовой работы: приобретение практических навыков 
разработки программ координации работы светофоров на городских 
магистралях графоаналитическим методом. 
 
Задачи курсовой работы: 
 
- построить график координированного управления дорожным 
движением  транспортных потоков на городской магистрали; 
- обеспечить минимальное количество остановок транспортных 
средств на перекрестках; 
- обеспечить максимальную пропускную способность дорожно-
транспортной сети на заданной городской магистрали. 
        
1. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 
 
На основании исходных данных для каждого варианта необходимо 
выполнить следующие действия: 
1. Подготовить дополнительные данные и составить следующие 
таблицы: 
- длительность циклов, фаз и коэффициенты веса фаз при локальном 
управлении; 
- длительность фаз при координированном управлении; 
- скорости сообщения на перегонах. 
2. Построить  график  координированного управления. 
3. Составить программу координации. 
4. Сделать расчет эффективности координированного управления 
на магистрали. 
 
2. ТРЕБОВАНИЯ 
К ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 
 
Курсовая работа должна состоять из пояснительной записки и 
графического листа формата А3. 
Пояснительная записка должна содержать задание, исходные 
данные, расчеты и таблицы с результатами расчетов, заключение и 
библиографический список. 
          
 
 

~ 4 ~ 

3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 
ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ 
 
Для выполнения курсовой работы необходимо иметь схему магистрали  (
рис. 1), пофазное управление, номера перекрестков в составе 
исходных данных из табл. 1 и характеристики движения на магистрали 
из табл. 2.                
1         2         3          4           5 
                    
                                                                
Рис. 1. Схема магистрали: 
1−5 – номера перекрестков;  
– перекресток 
 
 
  
Таблица 1 
Состав исходных данных 
 

Пофазное
управление 

Номер
перекрестка 


Длина 
перегонов 

ℓ,  м 

Время  
проезда  
перего- 
нов 

tпр, с

Длитель-

ности 

промтак-
тов 

tпром, с

Длитель-

ность 
цикла 
Тц,  с 

Интенсивность 
по 
направлениям 


λ,  ед./ч

2

           4    
            
              
                    
1
4          

 
1 

 
100 

 
10 

 
5, 3 

 
40 

 
λ1 =600 
 
 
 
 
λ2 =400 
 
 
 
 
 
λ3 =300 
 
 
 
 
λ4 =250 

2     2

                         4 
      
       3 
                         
1               4

2 
300 
20 
5, 3, 3 
50 

2

             4 
 
                 
1
4

3 
400 
30 
       3, 5 
40 

2
       3        4 
 
    1           
1
4

4 
700 
40 
5, 3, 3 
70 

2
             
             3 
      3 
 
1

5 
_ 
_ 
5, 3 
40 

 

~ 5 ~ 

Таблица 2 
Варианты заданий 

Номер

перекрестка

Номер варианта

Длина пере-

гона 

           ℓ,  м 

Время про-

езда 

перегонов 

tпр, с

Длитель-

ность пром-
тактов 

tпром, с

Длитель-

ность цикла 
Тс,  с 

Интенсивность 
по 
направлениям 
λ,   ед./ч

А 
В 
С 
А 
В 
С 
А 
В 
С 
А 
В 
С 
λ1 
λ2 
λ3 
λ4 

 
 
1 

1
100
200
150
10
12
10
5, 3
3, 5
3, 5
50
45
40
600
400
300
270

2
300
150
100
25
10
10
5, 3
5, 3
3, 5
40
35
35
400
600
350
250

3
200
250
300
20
25
20
3, 5
3, 5
3, 5
35
40
50
650
500
350
300

4
400
350
250
30
28
20
3, 5
5, 3
5, 3
50
40
40
600
550
400
250

5
350
400
150
15
30
12
5, 3
3, 5
5, 3
40
50
45
450
650
350
300

6
250
200
400
10
15
35
5, 3
5, 3
3, 5
40
35
45
600
400
350
250

7
150
300
200
12
15
15
3, 5
3, 5
5, 3
35
40
30
400
550
300
250

8
200
150
350
15
10
18
3, 5
5, 3
3, 5
45
50
50
650
500
300
270

 
 
2 

1
200
150
200
15
13
15
3, 5, 4
5, 3, 4 3, 5, 4
40
50
55
400
600
300
250

2
150
300
150
10
20
10
5, 3, 3
3, 5, 5 5, 3, 3
50
40
45
400
600
350
300

3
250
100
350
15
10
20
3, 5, 4
4, 3, 5 3, 5, 4
50
50
40
650
500
350
250

4
350
250
400
20
15
25
4, 3, 4
3, 5, 4 4, 5, 3
40
45
50
400
550
400
250

5
400
150
200
25
18
15
3, 4, 3
5, 4, 4 3, 4, 3
50
50
45
450
650
350
300

6
200
400
300
12
23
17
5, 3, 4
4, 5, 3 4, 5, 3
45
40
50
600
400
350
250

7
300
300
150
17
20
10
4, 4, 5
3, 4, 5 4, 5, 4
55
45
40
400
550
300
250

8
150
350
250
13
15
14
3, 5, 5
3, 5, 5 3, 5, 5
45
55
50
650
400
300
260

 
 
3 

1
300
500
350
15
35
18
5, 3
4, 5
3, 5
60
45
60
600
400
300
250

2
500
400
450
30
25
28
5, 4
3, 5
5, 3
70
60
70
400
600
350
250

3
500
500
350
32
35
18
3, 5
3, 4
5, 3
50
70
50
650
450
350
250

4
350
450
450
20
30
30
5, 3
5, 4
3, 5
70
50
70
600
400
350
250

5
500
300
500
30
15
35
4, 5
4, 5
4, 5
60
70
60
450
650
300
250

6
550
350
500
35
30
35
4, 4
3, 5
5, 3
60
60
60
600
400
350
250

7
500
450
400
35
30
30
5, 3
5, 4
3, 5
50
60
50
400
550
300
250

8
500
500
500
35
35
35
4, 5
3, 5
4, 5
50
50
60
650
400
300
260

 
 
4 

1
650
600
650
50
45
50
5, 3, 3
5, 4, 3 3, 5, 4
40
70
45
400
600
300
250

2
650
650
600
50
50
50
3, 5, 3
3, 5, 4 4, 3, 5
60
65
60
400
600
350
250

3
600
650
700
50
52
50
3, 5, 4
4, 3, 5 3, 5, 4
70
40
70
650
500
350
250

4
600
600
600
50
50
50
4, 3, 4
3, 5, 4 4, 5, 3
50
40
50
600
550
400
250

5
650
650
650
52
53
53
3, 4, 3
5, 4, 4 3, 5, 3
40
50
60
450
650
350
300

6
700
600
600
55
50
50
5, 3, 4
4, 5, 3 4, 5, 3
40
70
40
600
400
350
250

7
650
700
650
52
52
53
4, 4, 5
3, 4, 5 4, 5, 4
70
60
65
400
570
300
250

8
650
650
650
50
50
50
3, 4, 5
3, 5, 3 5, 3, 5
70
45
70
650
400
350
230

 
 
5 

1
-
-
-
-
-
-
5, 4
3, 5
4, 5
50
45
40
600
400
300
250

2
-
-
-
-
-
-
5, 3
3, 5
5, 3
45
50
50
400
600
350
280

3
-
-
-
-
-
-
3, 5
3, 4
5, 3
40
40
45
650
450
350
250

4
-
-
-
-
-
-
5, 3
5, 4
3, 5
40
50
50
600
400
350
250

5
-
-
-
-
-
-
4, 5
3, 5
5, 3
70
50
70
450
600
300
250

6
-
-
-
-
-
-
4, 4
3, 5
5, 4
50
70
60
600
400
350
230

7
-
-
-
-
-
-
5, 3
5, 4
3, 5
40
40
50
400
570
300
250

8
-
-
-
-
-
-
4, 5
3, 5
4, 5
50
50
40
600
400
300
260

 
 

~ 6 ~ 

Варианты заданий состоят  из  цифровой и буквенной  частей 1-
А;   1-В и т.д. Схемы пофазного управления с номерами направлений 
движения даны в табл. 1 и для всех вариантов одинаковы. Значения 
интенсивностей по направлениям λ1, λ2, λ3, λ4 соответствуют всей горизонтальной 
строке каждого варианта. 
Например, вариант 1-А: ℓ = 100; tпр = 10; tпром = 5,3; Тц = 50; λ1 = 
600;  λ2 = 400; λ3 = 300; λ4 = 270. Аналогично и по другим вариантам. 
 
 
4. ПОДГОТОВКА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДАННЫХ 
И СОСТАВЛЕНИЕ ТАБЛИЦ 
 
4.1. Расчет коэффициентов веса фаз (k) на перекрестках 
при локальном управлении (ЛУ) 
 
Цель расчета коэффициентов веса фаз: определение длительности 
фаз tф при локальном управлении на каждом перекрестке. 
Результаты указанных расчетов необходимы также для дальнейших 
расчетов параметров управления дорожным движением в режиме 
координированного управления КУ на магистрали. 
 
           Определение коэффициента веса каждой фазы в цикле светофорного 
управления производится по формуле 
 

,

1∑
=

= n

i
i

i
ik
λ

λ

 

 
где 
ik  − коэффициент веса i-й фазы; 
iλ  − интенсивность в i-й фазе. 
Следует принимать 
max
λ
 из всех интенсивностей в этой фазе. 
 
4.2. Пример расчета коэффициентов веса фаз 
 
Исходя из схемы пофазного управления, на каждом перекрестке 
и в соответствии с вариантом задания необходимо выполнить следующие 
расчеты: 
 
1-й перекресток (двухфазный цикл):  
 

;3,0
7,0
1

7,0
850
600
250
600
600

2

1
;

=
−

=
=
+
=

=

k

k
 

~ 7 ~ 

2-й перекресток (трехфазный цикл):  

(
)
;2,0
3,0
5,0
1

;3,0
32
,0
1250
400

;
48
,0
1250
600
250
400
600
600

3

2

1

=
+
−

=
→
=

=
=
+
+

=

=

=

k

k

k

 

 
3-й перекресток (двухфазный цикл):    
          

;

;

3,0
7,0
1

7,0
850
600

2

1

=
−

=

=

=

k

k

 
 
4-й перекресток (трехфазный цикл): 
 

(
)
;

;

;

2,0
4,0
4,0
1

4,0
1450
600

4,0
1450
600
250
600
600
600

3

2

1

=
+
−

=

=
=
+
+

=

=

=

k

k

k

 

 
5-й перекресток (двухфазный цикл):  
 

.

;

35
,0
65
,0
1

65
,0
900
600
300
600
600

2

1

=
−

=
=
+
=

=

k

k
 

 
4.3. Определение длительности фаз (tф) для каждого перекрестка 
 
tфi = Тц  ki , 

 
где tфi – длительность i-й фазы на перекрестке; Тц – длительность  светофорного 
цикла на данном перекрестке; ki – коэффициент веса i-й 
фазы. 
 
1-й перекресток: 
 
tф1=40·0,7=28 с; 
tф2=40·0,3=12 с; 
 

~ 8 ~ 

2-й перекресток: 
 
tф1=50·0,5=25 с; 
tф2=50·0,3=15 с; 
tф3=50·0,2=10 с; 
 
3-й перекресток: 
 
tф1=40·0,7=28 с; 
tф2=40·0,3=12 с; 
 
4-й перекресток: 
 
tф1=70·0,4=28 с; 
tф2=70·0,4=28 с; 
tф3=70·0,2=14 с; 
 
5-й перекресток: 
      
tф1=40·0,65=26 с; 
tф2=40·0,35=14 с. 
 
По полученным данным расчетов составляем  табл. 3. 
 
 
Таблица 3 
Длительность циклов (Тц), фаз (tф) и коэффициентов веса фаз (k) 
при локальном управлении 
 

Номер
перек- 
рестка 

Длитель-

ность 
цикла 
Тц,  с 

Длительность фаз tф, с
Коэффициент веса фаз

1-я фаза 2-я фаза 3-я фаза 
k1 
k2 
k3 

1
40
28
12
-
0,7
0,3
-

2
50
25
15
10
0,5
0,3
0,2

3
40
28
12
-
0,7
0,3
-

4
70
28
28
14
0,4
0,4
0,2

5
40
26
14
-
0,65
0,35
-

 
 
 

~ 9 ~ 

5. РАСЧЕТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ФАЗ (tф) 
И ВЫБОР ДЛИТЕЛЬНОСТИ СВЕТОФОРНОГО ЦИКЛА  (ТЦ) 
ПРИ КООРДИНИРОВАННОМ УПРАВЛЕНИИ (КУ) 
НА ПЕРЕКРЕСТКАХ 
 
Результаты расчета необходимы для построения графика КУ на 
магистрали.  
Выбор длительности цикла при КУ следует выполнять с учетом 
следующих условий: 
1. Длительность цикла на всех перекрестках должна быть одинаковая. 

2. При КУ величина цикла выбирается максимальной по всем 
перекресткам на магистрали. 
Расчет длительности фаз для каждого перекрестка при КУ выполняется 
следующим образом:                                    
 
tфi = Tц · ki , 
 
где tфi  – длительность i-й фазы на перекрестке при КУ; Tц – длительность 
цикла при КУ;  ki – коэффициент веса i-й фазы. 
Рассчитанные длительности фаз при КУ заносятся в табл. 4. 
 
Таблица 4 
Длительность фаз при координированном управлении 
 

Номер

  перекрестка 
Tц ,   с 

Длительности фаз tф, с

1-я  фаза
2-я  фаза
3-я  фаза

1
70
50
20
-

2
70
35
20
15

3
70
50
20
-

4
70
28
28
14

5
70
45
25
-

 
6. РАСЧЕТ СКОРОСТЕЙ СООБЩЕНИЯ НА ПЕРЕГОНАХ 
 
Расчет скоростей сообщения необходим для наглядности представления 
в графическом виде различий скоростей в зависимости от 
длин перегонов. 
 
V = ℓ/tпр, 
 
где  ℓ – длина перегона между смежными перекрестками;  V – средняя 
скорость сообщения,  м/с;  tпр – время проезда перегона, с. 

~ 10 ~ 

Таблица 5 
Значение скоростей сообщения на перегонах 
 

Номер  перегона

(перекрестка) 

Время проезда

tпр,  с 

Длина перегона

 ℓ,  м 

Скорость сооб-

щения 
V,  м/с

l1 (1-2)
10
100
10

l2 (2-3)
20
300
15

l3 (3-4)
30
400
13

l4 (4-5)
40
700
17,5

 
7. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА 
КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ 
 
График КУ выполняется на миллиметровой бумаге формата А3 
в прямоугольной системе координат (рис. 3). По оси абсцисс откладывается 
время в секундах – значения длительности циклов  Тц  фаз  
tФ.  Рекомендуемый масштаб по оси абсцисс: 1 мм соответствует  1 с. 
По оси ординат откладываются расстояния между стоп-линиями  двух  
смежных перекрестков. Рекомендуемый масштаб по оси ординат: 1мм 
соответствует 10 м. Условные обозначения сигналов светофоров на 
графике КУ даны на рис. 2. 
 
−  движение разрешено в двух  направлениях 
по магистрали 
                           
                                        −  движение по магистрали запрещено 
 
                                         
                                    
−  движение разрешено со стороны  
незаштрихованного поля 
 
 
                                        −  промежуточный такт 
 
Рис. 2.  Принятые условные обозначения сигналов светофоров 
 
График КУ представляет собой линию движения лидера группы 
транспортных средств на магистрали от первого  перекрестка к последующим 
до n-го перекрестка и от него обратно в системе прямоугольных 
координат «время-путь». Рекомендуется строить график с 
первого  перекрестка к последующим с начала координат.  

~ 11 ~ 

Для этого надо перераспределить порядок чередования перекрестков 
снизу от первого  и вверх по порядку до n-го перекрестка. 
При построении графика КУ необходимо обосновать принимаемые 
решения. Например, для представленного варианта графика КУ 
нужно отметить следующее.  При движении от первого перекрестка 
ко второму целесообразно поменять первую фазу на вторую, т.к. она 
позволяет проезд лидера транспортного потока через второй перекресток 
в прямом  направлении, а при обратном направлении траектория 
лидера попадает на первую фазу на зеленый сигнал  светофора и, следовательно, 
исключает остановку лидера на втором перекрестке. Аналогично 
по другим решениям. 
Необходимо также отметить, что наклон линии траектории лидера 
зависит от скорости движения транспортных средств в группе, 
которая в свою очередь зависит от длины перегона и интенсивности 
транспортных потоков. 
 
 
8. ПРАВИЛА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ПОСТРОЕНИИ 
ГРАФИКА КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ 
 
В процессе подготовки графика «зеленой волны» могут возникнуть 
трудности, обусловленные различными длинами перегонов, временами 
проезда и другими причинами. В связи с этим предлагается 
ряд следующих рекомендаций, позволяющих решать возникающие 
проблемы: 
а) если при небольшом расстоянии между перекрестками (300 м) 
при подходе пачки транспортных средств у стоп-линии уже образовалась 
очередь ТС, въехавших с пересекающих магистралей или же 
остановленных в предыдущем цикле, то необходимо давать опережение 
включения зеленого сигнала, чтобы к подходу пачки накопившиеся 
автомобили продвинулись за стоп-линию. Величина опережения 
определяется следующим образом: 
 

λ
⋅
⋅
=
T
ton
5,1
, 
 
где T – длительность цикла, с; λ  − интенсивность поворотного движения, 
авт./с; 
б) при большом расстоянии между перекрестками (L > 700 м) 
рекомендуется давать запаздывание включения зеленого сигнала, 
чтобы уменьшить распадение пачек ТС на подходе к следующему перекрестку. 
Величина запаздывания зависит от длины перегона  и составляет 
примерно 10% от времени проезда;