ЛЕКЦИЯ 5. Тема 3. Дорожные условия и безопасность движения

2. Определение пропускной способности дороги

3. Пропускная способность многополосных улиц и пересечений

Важнейшим критерием, характеризующим функционирование путей сообщения, является их пропускная способность. В теории проектирования автомобильных дорог и трудах по организации движения широко применяется термин «пропускная способность дороги».

Само понятие «пропускная способность» заимствовало из теории телефонных сетей, послужившей началу Развития теории массового обслуживания. В современной теории телефонных сетей под пропускной способностью системы понимают величину нагрузки, которая может поступать на данную систему при обеспечении заданного качества обслуживания, т. е. заданной величины потерь. Нагрузка системы определяется здесь как произведение среднего числа вызовов в течение часа и средней длительности занятости системы одним вызовом.

Простейшее определение понятия пропускной способности дороги сводится к тому, что под этой величиной понимают максимально возможное количество автомобилей, которое может пройти через сечение дороги за единицу времени.

Однако необходимо отметить, что, рассматривая движение автомобилей и оценивая пределы возможной интенсивности потока, мы характеризуем по существу не дорогу, а комплекс автомобиль—водитель—дорога при определенном состоянии среды движения. Это объясняется тем, что характеристики транспортных средств и управляющего звена — водителя могут оказывать не меньшее влияние на пропускную способность, чем параметры дороги. Так, если полностью заменить человека-водителя автоматической системой управления, то пропускная способность может быть увеличена в 3—4 раза. Большое влияние на пропускную способность может оказывать состояние среды движения (метеорологические условия).

Она особенно заметно падает при сильном дожде, тумане, обильном снегопаде.

Учитывая основные цели организации дорожного движения (скорость, безопасность), понятие пропускной способности должно быть дополнено соответствующими ограничивающими условиями и рассматриваться не в одном сечении, а на протяжении заданного участка пути сообщения. Пропускной способностью дороги является максимальное число автомобилей, которое может пройти по отрезку дороги в течение определенного отрезка времени при обеспечении заданной скорости и безопасности движения.

Для упрощения в качестве исходной величины следует рассматривать однородный поток движения (колонное движение), т. е. пропускную способность одной полосы движения. Однако до настоящего времени в трудах советских и зарубежных ученых и в официальных изданиях нет единого подхода к методике расчета и натурного определения величины пропускной способности.

Можно назвать следующие встречающиеся в специальной литературе модификации понятия пропускной способности: теоретическая, номинальная, нормальная, эффективная, собственная, практическая, фактическая и др. Такое многообразие терминов не случайно — оно отражает различный методический подход к определению данного критерия, а также большое число факторов, оказывающих влияние на показатель пропускной способности в реальных условиях дорожного движения. Естественно поэтому, что в зависимости от числа учитываемых факторов и точности оценки влияния каждого из них для одних и тех же путей сообщения получают существенно различающиеся величины пропускной способности.

Существуют две принципиально различающиеся оценки пропускной способности: 1) на перегоне и 2) на пересечении дорог в одном уровне. В первом случае транспортный поток при большой интенсивности условно может считаться непрерывным, характерной особенностью второго случая являются периодические разрывы потока для пропуска автомобилей, проезжающих по пересекающим направлениям.

Возвращаясь к отмеченному многообразию модификаций и преследуя цель более простой и четкой классификации, можно разделить понятие пропускной способности на две группы: расчетная Р_р и фактически наблюдаемая Р_ф. К первой группе относятся все варианты теоретического определения величины Р_р по различным расчетным формулам. Для этого могут быть использованы как математические модели транспортного потока, так и эмпирические формулы, основанные на обобщении исследовательских данных. При всех видах прогнозирования движения можно получить необходимые данные лишь этим методом. Получение данных второй группы возможно лишь для действующих путей сообщения и сложившихся условий дорожного движения. Эти данные имеют особенно большое практическое значение, так как позволяют реально оценить величину пропускной способности при обеспечении определенного уровня скорости и безопасно6сти движения. Однако получение данных об обеспечении безопасности требует достаточно длительного срока. Фактическая пропускная способность может быть также названа «практической» или «наблюдаемой».

Объективность определения фактической пропускной способности зависит от обоснованности методики, тщательности проведения исследования и обработки результатов. Учитывая ответственное значение данных, характеризующих пропускную способность, исследователь должен особое внимание обращать на выбор участка наблюдения, достаточность объема регистрируемой информации и точность методов измерения скорости транспортного потока.

Опыт показывает, что в условиях плотных потоков водители склонны уменьшать величину дистанции до крайне опасных пределов, в результате чего происходят так называемые «цепные» столкновения, в которые вовлекаются иногда десятки автомобилей. Кратковременные наблюдения за такими потоками могут дать неоправданно оптимистические данные о высокой пропускной способности. Поэтому необходимы достаточно длительные наблюдения, позволяющие установить степень безопасности движения на исследуемой магистрали. В перспективе при определении, оптимальной пропускной способности будут основываться на комплексном технико-экономическом анализе, при котором будут учитывать не только показатели скорости движения (затраты времени), но и такие факторы как расход топлива, износ автомобиля и дороги. Таким образом можно будет назвать величину интенсивности допускаемого на дорогу транспортного потока, которая обеспечит оптимальное функционирование транспортной системы.

2. Определение пропускной способности дороги

Как уже указывалось, теоретическое (расчетное) определение пропускной способности дороги основано на различных математических моделях, интерпретирующих транспортный поток.

При расчете Р_П полосы на перегоне дороги следует исходить из условия колонного движения автомобилей, т. е. движения с максимальной плотностью, которая может быть допущена для заданного значения скорости потока по условиям безопасности, пренебрегая при этом неизбежной на практике неравномерностью (флуктуацией) интенсивности.

Имеющий наиболее широкое распространение метод расчета Р_р основан на так называемой «динамической модели», рассматривающей поток как равномерно распределенную на протяжении полосы движения колонну однотипных (легковых) автомобилей.

При таком условии каждый автомобиль занимает на проезжей части отрезок длиной L_д, равный динамическому габариту автомобиля. Величина дистанции d между автомобилями должна обеспечить возможность водителю ведомого автомобиля остановиться при экстренном торможении впереди идущего автомобиля, т. е. включает путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя t_p и отрезок, составляющий возможную разность в длине тормозных путей автомобилей.

где - j₁ и j₂ — замедления первого и второго автомобилей, м/с².

Таким образом, величина d может быть определена по формуле

Принимая время реакции водителя (с учетом времени запаздывания гидравлического тормозного привода, равным 1 с, а разность максимальных замедлений на сухом асфальтобетонном покрытии при экстренном торможении однотипных легковых автомобилей с учетом эксплуатационного состояния тормозов около 2 м/с², формула для определения динамического габарита примет вид:

Рассматривая изложенный метод расчета с учетом данных современных исследований системы АВД, можно отметить, что этот метод приемлем для ограниченных условий и прежде всего по составу и скорости транспортного потока.

Безопасное движение в такой плотной колонне возможно, с точки зрения психофизиологического состояния водителя современного автомобиля, лишь при ограниченных скоростях. Для легковых автомобилей при скоростях движения более 80 км/ч время реакции водителя существенно увеличивается и должно быть уже принято равным не 1с, а существенно большим. Кроме того, из-за несовершенства тормозных систем автомобилей даже на дорогах с высоким значением коэффициента сцепления (j==0,7...0,8) при экстренном торможении автомобилей не гарантировано сохранение их устойчивого прямолинейного движения. Поэтому расчеты по формуле (1) для скоростей >80 км/ч не соответствуют критерию обеспечения безопасности движения.

Приведенный выше расчет должен рассматриваться как предназначенный для приближенного расчета пропускной способности полосы движения при колонном движении легковых автомобилей с умеренными скорости, присущими городским улицам и автомобильным дорогам с ограниченными по тем или иным условиям значениями скорости. Для смешанного потока следует обратиться к использованию понятия коэффициентов приведения.

Соответствие расчетов (1) реальным условиям дорожного движения с ограниченными скоростями подтверждается практическим опытом, на основе которого широко известна рекомендация о том, что величина безопасной дистанции (в м) должна быть равна примерно величине d = V_a / 2.

Таким образом пропускную способность полосы следует определять по формуле

Заметим, что если в формулу (2) подставить значение динамического габарита (в м), равное половине значения скорости (в км/ч), то получим значение Р_П, равное примерно 2000 авт/ч. Для реальной дороги при расчете пропускной способности можно воспользоваться системой поправочных коэффициентов, учитывающих эксплуатационные условия.

В общем виде формула для расчета по этой методике имеет вид:

где Р_ном — пропускная способность при идеальных условиях (номинальная);

k₁ k₂…k_n — коэффициенты, учитывающие соответственно ширину полосы движения, различный состав потока автомобилей, величину и протяженность подъемов, наличие пересечений, автобусных остановок и т. д.

3. Пропускная способность многополосных улиц и пересечений

Исследования на многополосных улицах показали, что их пропускная способность увеличивается не строго пропорционально количеству полос. Это явление объясняется тем, что на многополосной улице при наличии пересечений в одном уровне происходит маневрирование автомобилей для совершения левых и правых поворотов, разворотов на пересечениях, а также подъезда к краю проезжей части для остановки. Кроме того, даже при отсутствии указанных перестроений параллельное движение насыщенных потоков автомобилей создает стеснение движения из-за относительно небольших и непостоянных боковых интервалов, так как водители не в состоянии обеспечить постоянную идеально прямолинейную траекторию движения.

При расчете пропускной способности многополосной дороги это явление необходимо учитывать коэффициентом многополосности. В этом случае расчетная пропускная способность многополосной проезжей части дороги Рр.м. определяется выражением

где Р_р.п. — расчетная пропускная способность одной полосы;

В СНиП e называется коэффициентом распределения транспортных средств по ширине проезжей части. Рекомендуется величину e принимать в зависимости от числа полос в пределах 0,95—0,85, причем наибольшее значение соответствует двухполосному движению в одном направлении, а нижнее — четырехполосному.

При наличии на дороге пересечений в одном уровне на перекрестках с интенсивным движением приходится прерывать поток транспортных средств для пропуска их по пересекающим направлениям с помощью светофорного или ручного регулирования. В этом случае для движения транспортного потока данного направления через перекресток используют лишь часть расчетного времени, так как остальная часть отводится для пересекающего потока. В общем виде пропускная способность многополосной дороги с учетом влияния пересечения определится по формуле

где a - коэффициент, учитывающий влияние пересечения.

Величина коэффициента a зависит от соотношения удельной интенсивности пересекающихся потоков и оптимальности режима регулирования. При близких по интенсивности пересекающихся потоках колеблется в пределах от 0,4 до 0,6.

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: