Файл: Н. В. Пеньшин организация транспортных услуг и безопасность транспортного процесса тамбов .pdf

335
Влияние рассмотренных факторов на скорость движения прояв- ляется в условиях свободного движения транспортных средств, т.е. когда интенсивность и плотность движения относительно невелики и не ощущается взаимное стеснение движения. При повышении плотно- сти транспортного потока возникает стеснение движения, и скорость падает. Влияние интенсивности движения транспортного потока на скорость автомобилей исследовалось многими зарубежными и отече- ственными учёными. Выведены различные корреляционные уравнения этой зависимости, которые имеют общий вид
(
)
,
1
а а
kN
V
−
=
где V
a.c
– скорость свободного движения автомобиля на данном участ- ке дороги, км/ч; k – корреляционный коэффициент снижения скорости движения в зависимости от интенсивности транспортного потока.
Задержки движения являются показателем, на который должно быть обращено особое внимание при оценке состояния дорожного движения. К задержкам следует относить потери времени на все вы- нужденные остановки транспортных средств не только перед перекрё- стками, железнодорожными переездами, при заторах на перегонах, но также из-за снижения скорости транспортного потока по сравнению со сложившейся средней скоростью свободного движения на данном уча- стке дороги.
В качестве расчётной скорости для городской магистрали можно принять разрешённый Правилами дорожного движения Российской
Федерации предел скорости (например, 60 км/ч). Исходными для оп- ределения задержки могут быть приняты нормативная скорость сооб- щения или нормативный темп движения для данного типа дороги, если таковые будут установлены. Так, если на дороге V
p
= 60 км/ч, что со- ответствует темпу движения без задержек 60 с/км, а установленная – опытной проверкой V
ф
= 30 км/ч (темп движения – 120 с/км), то потери времени каждым автомобилем в потоке – 60 с/км. Если длина одного рассматриваемого участка магистрали равна, например 5 км, условная задержка каждого автомобиля составит 5 мин.
Общие потери времени для транспортного потока
,
а т.п
T
t
N
Т
Δ
=
где t
Δ
– средняя суммарная задержка одного автомобиля, с; Т – про- должительность наблюдения, ч.
Задержки транспортных средств на отдельных участках УДС мо- гут быть оценены коэффициентом задержки K
з
, характеризующим сте- пень увеличения фактического времени нахождения в пути t
ф по срав-

336
нению с расчётным t
р
.
Коэффициент задержки K
з
= t
ф
/ t
p
. Задержки движения в реальных условиях можно разделить на две основные группы: на перегонах дорог и на пересечениях. Задержки на перегонах могут быть вызваны маневрирующими или медленно движущимися транспортными средствами, пешеходным движением, помехами от стоящих автомобилей, в том числе при погрузочно-разгрузочных опе- рациях, а также заторами, связанными с перенасыщением дороги транспортными средствами.
Задержки на пересечениях обусловлены необходимостью пропус- ка транспортных средств и пешеходов по пересекающим направлени- ям на нерегулируемых перекрёстках, простоями при запрещающих сигналах светофоров.
Вопросы для самопроверки
1. Структура деятельности по организации дорожного движения.
2. Изложите методические положения по организации и безопас- ности дорожного движения.
3. Основные направления государственной политики в сфере ор- ганизации дорожного движения.
4. Что предусматривает законопроект «Об организации дорожно- го движения и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»?
5. Методическое обеспечение управляющих мероприятий в сфе- ре организации дорожного движения.
6. Концепция программы в области организации дорожного дви- жения согласно меморандуму о сотрудничестве между Минтрансом
России и Международным банком.
7. Параметры, характеризующие дорожное движение: интенсив- ность, плотность, скорость и состав транспортного потока. Задержки и распределение транспортных потоков.
10.2. ОСНОВНАЯ ДИАГРАММА ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКА.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ОДД.
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ
ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ДОРОГ
Важнейшим критерием, характеризующим функционирование путей сообщения, является их пропускная способность. В теории про- ектирования автомобильных дорог и организации движения применя- ется термин «пропускная способность дороги». Простейшее определе- ние этого понятия сводится к тому, что под пропускной способностью дороги понимают максимально возможное число автомобилей, кото- рое может пройти через сечение дороги за единицу времени [15].

337
В предложенной модели LWR [1] предполагается, что:
1) существует взаимно-однозначная зависимость (уравнение состояния) между скоростью V(t, x) и плотностью (погонной)
ρ(t, x) потока;
2) выполняется закон сохранения массы – числа автотранспорт- ных средств (АТС).
Запись
ρ(t, x) обозначает число АТС на единицу длины в момент времени t в окрестности точки трассы с координатой x.
Аналогично, V(t, x) – скорость АТС в момент времени t в окрест- ности точки трассы с координатой x.
В дальнейшем предполагается, что пространственные масштабы, на которых транспортный поток описывается макроскопическими мо- делями, значительно превышают характерный размер АТС (т.е. со- ставляют не менее сотни метров). В таком предположении интерпре- тируются
ρ(t, x) , V(t, x) не как некоторые усреднённые величины, а как функции, получающиеся при переходе от микроскопического к макро- скопическому.
Иначе говоря, транспортный поток подчиняется некоторой мик- роскопической модели, в которой детально описывается поведение
АТС в зависимости от обстановки впереди, и эта модель является раз- ностным или дифференциально-разностным аналогом рассматривае- мой нами макроскопической модели.
Таким образом, корректность предложенного здесь подхода к оп- ределению
ρ(t, x), V(t, x) основывается на устойчивой аппроксимации макроскопической модели микроскопической. При этом необходи- мость рассмотрения макроскопических моделей обусловлена в первую очередь более простой техникой их исследования и большей наглядно- стью. Первое предположение выразим условием
V
(t, x) = V(
ρ(t, x)).
Относительно функции V(
ρ) делается следующее предположение:
V
(
ρ) < 0.
Обозначим Q(
ρ) = ρV(ρ) – интенсивность потока АТС (число
АТС, проходящих в единицу времени через заданное сечение). Зави- симость Q(
ρ) часто называют фундаментальной диаграммой. Отметим также, что и зависимость V(
ρ) иногда называют фундаментальной диа- граммой.
Для однополосного потока принято считать:
Q
′′(ρ) < 0.

338
Это условие можно понимать следующим образом: движение по двум одинаковым и независимым полосам с разными плотностями менее «эффективно», чем движение по этим полосам с одинаковой плотностью, равной среднему арифметическому первоначальных плотностей.
Однако если агрегировать несколько полос в одну (иначе говоря, заменить несколько полос одной агрегированной, на которой уже ис- пользовали рассматриваемую модель), то, как показывают наблюдения за реальными транспортными потоками, от вогнутости функции Q(
ρ) можно отказаться.
На рисунках 10.6 и 10.7 отображены экспериментальные данные
«Центра исследования транспортной инфраструктуры» г. Москвы, со- бранные по четырём полосам на участке третьего транспортного коль- ца от Автозаводской улицы до Варшавского шоссе, и агрегированные на одну полосу.
Заметим, что в действительности измерялась зависимость V(Q).
Объяснить небольшой провал интенсивности потока Q(
ρ) при плотно- сти
ρ = 60…115 авт./км можно тем, что при этой плотности сущест- венное влияние на интенсивность потока оказывают перемещения
АТС с одной полосы на другую. При перестраивании АТС из одной
Рис. 10.6. Уравнение состояния транспортного потока
V
(
ρ)
ρ
V
(
ρ)

339
Рис. 10.7. Фундаментальная диаграмма
полосы на другую при этой плотности снижается интенсивность пото- ка. С одной стороны, за счёт перемещения из полосы в полосу можно двигаться быстрее (так оно и происходит при плотности
ρ = 30…
50 авт./км), но, с другой стороны, в среднем такие перемещения при
ρ = 50…120 авт./км приводят к замедлению тех АТС, перед которыми встраивается новое АТС.
Другое объяснение этого наблюдения связано с тем, что при
ρ =
= 50…120 авт./км нет чёткой зависимости величины скорости потока от плотности. Одному значению плотности соответствует целый про- межуток возможных значений скорости потока.
Необходимо отметить, что, рассматривая движение автомобилей и оценивая пределы возможной интенсивности потока, мы характери- зуем по существу не дорогу, а комплекс: водитель–автомобиль–
дорога–среда. Это объясняется тем, что характеристики транспортных средств и водителя могут оказывать не меньшее влияние на пропуск- ную способность, чем параметры дороги. Так, исследования в США показали, что если полностью заменить человека-водителя автомати- ческой системой управления автомобилями, то пропускная способ- ность полосы движения может увеличиться в 2 раза. Большое влияние
ρ
Q
(
ρ)

340
на её фактическое значение может оказывать состояние среды. Факти- ческая пропускная способность особенно падает при сильном дожде, тумане, обильном снегопаде, гололедице.
В ряде случаев определение следует дополнить выполнением ус- ловия обеспечения заданной скорости сообщения. Это наиболее важно для дорог скоростного типа, где условия безопасности необходимо обеспечивать при заданных повышенных скоростных режимах. Так, если для обычной городской магистрали нормально допустимой явля- ется скорость транспортного потока 50…60 км/ч (соответствующая пропускной способности дороги), то для скоростной магистрали же- лаемая скорость может составлять 100…140 км/ч. Это требует сниже- ния норматива пропускной способности.
Для упрощения в качестве исходных данных следует рассматри- вать однородные потоки движения (колонное движение), т.е. пропуск- ную способность одной полосы движения. Однако до настоящего вре- мени в трудах отечественных и зарубежных учёных и в официальных изданиях нет единого подхода к методикам расчёта и натурного опре- деления пропускной способности.
Можно назвать следующие встречающиеся в специальной лите- ратуре модификации понятия пропускной способности: теоретическая, номинальная, нормальная, эффективная, собственная, практическая, фактическая и др. Такое многообразие терминов не случайно. Оно от- ражает различный методический подход к определению данного кри- терия, а также большое число факторов, оказывающих влияние на по- казатель пропускной способности в реальных условиях дорожного движения. Естественно, что в зависимости от числа учитываемых фак- торов и точности оценки влияния каждого из них для одних и тех же путей сообщения получают существенно различающиеся значения пропускной способности.
Существуют две принципиально различные оценки пропускной способности: на перегоне и на пересечении дорог в одном уровне.
В первом случае транспортный поток при достаточной интенсивности может считаться непрерывным. Характерной особенностью второй оценки являются периодические разрывы потока для пропуска авто- мобилей по пересекающим направлениям, обусловленные светофор- ным регулированием.
Возвращаясь к отмеченному многообразию модификаций и пре- следуя цель более простой и чёткой классификации, можно разделить понятие пропускной способности на три: расчётная Р
р
, фактическая Р
ф и нормативная Р
н
Расчётную пропускную способность определяют теоретическим путём по различным расчётным формулам. Для этого могут быть ис-

341
пользованы математические модели транспортного потока и эмпири- ческие формулы, основанные на обобщении исследовательских данных.
Определение фактической пропускной способности возможно лишь на действующих дорогах и в сложившихся условиях дорожного движения. Эти данные имеют особенно большое практическое значе- ние, так как позволяют реально оценить пропускную способность при обеспечении определённого уровня скорости и безопасности движе- ния. Однако получение объективных данных об обеспечении безопас- ности требует достаточно длительного срока. Фактическая пропускная способность может быть также названа практической.
Объективность определения фактической пропускной способно- сти зависит от обоснованности методики, тщательности исследования и обработки результатов. Учитывая значение данных, характеризую- щих пропускную способность, исследователь должен особое внимание обращать на выбор участка наблюдения, достаточность объёма регу- лируемой информации и точность измерения скорости автомобилей в потоке.
Опыт показывает, что в условиях плотных потоков водители склонны уменьшать дистанцию до крайне опасных пределов. В ре- зультате происходят так называемые «цепные» попутные столкнове- ния, в которые вовлекаются иногда десятки автомобилей. Кратковре- менные наблюдения за такими потоками (точнее «пачками» автомоби- лей) могут дать неопределённо оптимистические сведения о высокой пропускной способности. Убедительные данные о пропускной способ- ности конкретной дороги могут быть получены путём натурного опре- деления зависимости N
a
= f (q
a
) при различных интенсивностях дорож- ного движения (т.е. практически в различное время суток), построения основной диаграммы транспортного потока (рис. 10.8) и нахождения точки Р
a перегиба кривой. Такое исследование, однако, весьма трудо-
ёмко.
Наиболее простым является использование нормативной пропу- скной способности, которая задаётся в официальных нормативных документах, например в Строительных нормах и правилах. Следует, однако, иметь в виду, что при этом не может быть учтён весь комплекс факторов и условий, характеризующих участок дороги. Поэтому её значения для многих конкретных условий являются заниженными, а для некоторых завышенными. Кроме того, разработчики норматив- ных данных часто стремятся предусмотреть резерв и занижают показа- тель пропускной способности.