Показатели транспортного потока. Диаграмма транспортного потока

Ширина полосы движения, предназначенная для движения авто­мобилей в один ряд и выделенная обычно продольной разметкой, оп­ределяет требования к траектории движения автомобиля. Чем меньше ширина полосы, тем более жесткие требования предъявляются к води­телю и тем больше его психическое напряжение при обеспечении точ­ного положения автомобиля на дороге. При малой ширине полосы, а также при встречном разъезде на узкой дороге водитель под воздействи­ем зрительного восприятия снижает скорость.

На основании исследований на дорогах профессором Д. П. Великановым получена зависимость, характеризующая приближенно связь между скоростью и необходимой шириной полосы дороги,

где bа – ширина автомобиля, м; 0,3 – дополнительный зазор, м.

По аналогии с понятием "динамического габарита" автомобиля по­казатель Вд можно назвать "динамической шириной" транспортного средства ("динамическим коридором"), так как для уверенного движе­ния со скоростью va водитель должен располагать примерно таким сво­бодным "коридором" движения. В этой зависимости можно еще раз проследить связи компонентов комплекса ВАДС в дорожном движе­нии. В формуле (2.1) Вд представляет собой элемент дороги (Д), bа – характеристику автомобиля (элемент А), коэффициент 0,015 отражает психофизиологические свойства водителя и ходовые свойства автомо­биля (подсистему ВА).

Согласно приведенной зависимости, скорость, с которой водитель средней квалификации длительно и уверенно может вести автомобиль, ориентировочно составляет: при управлении легковым автомобилем и ширине полосы 3 м около 65 км/ч, а при ширине полосы 3,5 м около 90 км/ч; при управлении автомобилем с габаритной шириной 2,5 м и ширине полосы 3,5 м около 50 км/ч.

Однако это не исключает того, что некоторые водители не могут достаточно точно и своевременно оценить изменение расстояния ви­димости или ширины полосы движения и правильно выбрать скорость. Поэтому в условиях ограниченной видимости и малой ширины поло­сы движения более часто происходят ДТП.

На основе исследований НИиПИ Генплана г. Москвы были разра­ботаны рекомендации желательных значений ширины полосы движе­ния на прямолинейных участках городских дорог (табл. 2.3)

На фактическую скорость движения автомобилей оказывают влия­ние также и другие причины и особенно существенные – метеороло­гические условия, а в темное время суток – освещение дороги. Таким образом, скорость свободного движения является случайной величи­ной и для потока однотипных автомобилей в заданном сечении дороги характеризуется обычно нормальным законом распределения или близ­ким к нему (рис. 2.5).

Чем лучше дорожные и метеорологические условия, тем больше амплитуда колебаний скоростей автомобилей различных типов, что обусловлено их скоростными и тормозными качествами, а также и ха­рактеристикой водителей.

Таблица 2.3

Влияние рассмотренных факторов на скорость движения проявля­ется в условиях свободного движения транспортных средств, т. е. когда интенсивность и плотность движения относительно невелики и не ощу­щается взаимное стеснение движения. При повышении плотности транспортного потока возникает стеснение движения, и скорость па­дает. Влияние интенсивности движения транспортного потока на ско­рость автомобилей исследовалось многими зарубежными и отечествен­ными учеными. Выведены различные корреляционные уравнения этой зависимости, которые имеют общий вид:

где vac – скорость свободного движения автомобиля на данном участке доро­ги, км/ч; k – корреляционный коэффициент снижения скорости движения в зависимости от интенсивности транспортного потока.

Более подробно взаимосвязь основных параметров движения рас­сматривается в подразделе 2.3.

Задержки движения являются показателем, на который должно быть обращено особое внимание при оценке состояния дорожного движения. К задержкам следует относить потери времени на все вы­нужденные остановки транспортных средств не только перед пере­крестками, железнодорожными переездами, при заторах на перего­нах, но также из-за снижения скорости транспортного потока по сравнению со сложившейся средней скоростью свободного движе­ния на данном участке дороги.

где vф и vp – соответственно фактическая и принятая расчетная (или опти­мальная) скорости, м/с; dl – элементарный отрезок дороги, м.

В качестве расчетной скорости для городской магистрали можно принять разрешенный Правилами дорожного движения Российской Федерации предел скорости (например, 60 км/ч). Исходными для оп­ределения задержки могут быть приняты нормативная скорость сооб­щения или нормативный темп движения для данного типа дороги, если таковые будут установлены. Так, если на дороге vp = 60 км/ч, что соот­ветствует темпу движения без задержек 60 с/км, а установленная опытной проверкой vф = 30 км/ч (темп движения – 120 с/км), то поте­ри времени каждым автомобилем в потоке – 60 с/км. Если длина l рас­сматриваемого участка магистрали равна, например, 5 км, условная задержка каждого автомобиля составит 5 мин.

Общие потери времени для транспортного потока

где tΔ – средняя суммарная задержка одного автомобиля, с; Т – продолжи­тельность наблюдения, ч.

Задержки транспортных средств на отдельных узлах или участках УДС могут быть также оценены коэффициентом задержки К3, характеризую­щим степень увеличения фактического времени нахождения в пути tф по сравнению с расчетным tр. Коэффициент задержки K3 = tф / tp. 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 операциях, а так­же заторами, связанными с перенасыщением дороги транспортными средствами.

Задержки на пересечениях обусловлены необходимостью пропуска транспортных средств и пешеходов по пересекающим направлениям на нерегулируемых перекрестках, простоями при запрещающих сигна­лах светофоров.

2 Диаграмма транспортного потока

Движение транспортных средств по дорогам в потоке большой ин­тенсивности и особенно в зоне пересечений может быть рассмотрено на основе теории массового обслуживания. Задачи, решаемые с помо­щью этой теории, обычно сводятся к определению максимального числа "заявок", а также определению очереди в системе по истечении опре­деленного промежутка времени. Применительно к транспортной зада­че это означает возможность определения пропускной способности пересечения, задержек автомобилей и возникающих перед перекрест­ком очередей. Под "заявкой" понимают появление в сечении дороги одного транспортного средства.

При анализе закономерностей дорожного движения, а также при решении практических задач ОДД возникает необходимость исполь­зования взаимозависимостей характеристик транспортного потока. Взаимосвязь интенсивности, скорости и плотности потока на одной по­лосе дороги графически может быть изображена в виде так называемой основной диаграммы транспортного потока (рис. 2.8), отражающей за­висимость

Основная диаграмма отражает изменение состояния однорядного транспортного потока преимущественно легковых автомобилей в за­висимости от увеличения его интенсивности и плотности. Левая часть кривой (показана сплошной линией) отражает устойчивое состояние потока, при котором по мере увеличения плотности транспортный по­ток проходит фазы свободного, затем частично связанного и наконец свя­занного движения, достигая точки максимально возможной интенсивности, т. е. пропускной способности (точка Nmax = Рa на рис. 2.8). В процессе этих изменений скорость потока падает – она характеризует­ся тангенсом угла наклона а радиус-вектора, проведенного от точки 0 к любой точке кривой, характеризующей изменение Na. Соответствую­щие точке Na max = Рa значения плотности и скорости потока считаются оптимальными по пропускной способности (qа опт и va опт). При даль­нейшем росте плотности (за точкой Ра перегиба кривой) поток стано­вится неустойчивым (эта ветвь кривой показана прерывистой линией).

Переход потока в неустойчивое состояние происходит вследствие несинхронности действий водителей для поддержания дистанции бе­зопасности (действия "торможение–разгон") на любом участке пути и особенно проявляется при неблагоприятных погодных условиях. Все это создает "пульсирующий" (неустойчивый) поток.

Резкое торможение потока (находящегося в режиме, соответствую­щем точке А) и переход его в результате торможений к состоянию по скорости и плотности в соответствующее, например, точке В положе­ние вызывает так называемую "ударную волну" (показана пунктиром АВ), распространяющуюся навстречу направлению потока со скорос­тью, характеризуемой тангенсом угла B. "Ударная волна" является, в частности, источником возникновения попутных цепных столкнове­ний, типичных для плотных транспортных потоков.

В точках 0 и qa max интенсивность движения Na = 0, т. е. соответ­ственно на дороге нет транспортных средств или поток находится в со­стоянии затора (неподвижности).

Радиус-вектор, проведенный из точки 0 в направлении любой точ­ки на кривой (например, А или В), характеризующей Na, определяет значение средней скорости потока .

На графике (см. рис. 2.8) показаны для примера две точки, харак­терные: А – для устойчивого движения транспортного потока; В – для неустойчивого, приближающегося к заторовому состоянию потока. Угол наклона радиус-вектора в первой точке а1 = 60° (tg α= 1,77), а во второй а2 = 15° (tg α = 0,26). Скорость в точке В(~9,9 км/ч) меньше, чем в точке А (~ 67 км/ч), в 6,8 раза.