Имитационное моделирование работы пункта взимания платы с транспортных средств на внутригородской дороге

Резюме. В Российской Федерации реализованы и продолжают реализовываться проекты платных дорог с барьерной системой взимания платы, поэтому представляется актуальным изучение пункта взимания платы (далее – ПВП) как элемента транспортной инфраструктуры. Недостаточное внимание к вопросам оценки текущей и прогнозной интенсивности ПВП может привести к возникновению регулярных заторов на платной дороге. Целью настоящего исследования является построение имитационной модели, позволяющей оценить пропускную способность ПВП в период эксплуатации платной дороги при различных интенсивностях транспортного потока, с учетом соотношения различных типов транспортных средств (далее ТС) и ошибок пользовательского поведения. Используются материалы визуального наблюдения, методом исследования является дискретно-событийное имитационное моделирование ПВП при помощи программного обеспечения AnyLogic, обработка полученных результатов выполнена в статистическом пакете R. В качестве примера рассмотрен пункт взимания платы на объекте «Западный скоростной диаметр» в Санкт-Петербурге, Россия. В результате исследования создана имитационная модель ПВП на основном ходу автомобильной дороги, учитывающая специфику трафика и пользовательского поведения на дороге. Экспериментальным способом установлены интенсивности движения, при которых на ПВП начинает образовываться затор при различном соотношении использования транспондеров для оплаты проезда по платной дороге. В ходе анализа получены модельные распределения времени прохождения ПВП для случаев с разной интенсивностью входного потока. Основные выводы исследования:

— при низкой интенсивности входного потока транспортных средств, результаты анализа показали расщеплениеобщего распределения времени обслуживания на два распределения для разных режимов работы полос,

— при высокой интенсивности входного потока транспортных средств выявлено влияние пользовательского поведения на характер распределения времени обслуживания ПВП, — эмпирические законы распределения времени прохождения ПВП хорошо приближаются модельным гамма-законом распределения, — параметры гамма-законов распределения времени обслуживания зависят от интенсивности входного потока,

— при недостаточной пропускной способности ПВП перестает работать эффективно, а время обслуживания пользователей увеличивается, независимо от типа оплаты проезда. Определены предполагаемые пиковые часы работы ПВП, в которые на пункте потенциально могут возникать заторы. Обозначены возможные пути дальнейшего увеличения пропускной способности системы взимания платы для исследуемого ПВП.

Ключевые слова: Дискретно-событийное имитационное моделирование, платная дорога, пункт взимания платы.

Talavirya, M. Laskin

Simulation modeling of toll plaza operation at the main direction of the intraurban toll road

Summary: A large number of toll road projects with a barrier toll collection system are currently being implemented in Russia. Therefore, it seems relevant to study the toll plaza as an element of the transport infrastructure. Insuffi cient attention to the issues of assessing current and predicted intensity on TPscan cause regular traffi c congestions on toll roads. The goal of this study is to build a simulation model that allows to evaluate the capacity of the toll collection point during the operation of the toll road at different traffi c fl ow rates, taking into account the ratio of different types of vehicles and user behavior errors. Visual observation materials are used, the research method is discrete-event simulation of PVP using AnyLogic software, processing of the results is performed in the statistical package R. The toll point (TP) the Western High-Speed Diameter toll road in St. Petersburg, Russia was considered as a case for the study.As a result was build simulation model of TP was developed, taking into account the traffi c specifi cs and user behavior errors. Conducted experiments established the peak traffi c intensities, when traffi c congestion begins to form at the TP, with different ratios of electronic toll collection usage. During the analysis, few cases of service time distribution were considered — from low to high traffi c intensities. Main conclusions of the study: -for the low intensity case, the results of the analysis showed the splitting of the total distribution of the service time into two distributions for different operating modes of toll lanes, — for high intensity, the infl uence of user behavior on service time distribution was revealed, — for each case, the parameters of the gamma laws of service time distribution were determined, — in case of insuffi cient throughput capacity, the TP stops working effi ciently, and service time distribution increases, regardless of the type of payment. Estimated peak hours of TP operation, when there is a potential for congestion at the TP were defi ned. Possible ways of further increase thetoll collection system throughput capacity for the TP were indicated.

Keywords: Discrete-event simulation modeling, toll road, toll plaza.

DOI: 10.34219/2078-8320-2020-11-5-67-77