Материал: 2384

При достижении предельных уровней коэффициента загрузки необходимо проводить реконструкцию дорог путем повышения ее технического уровня – увеличения ширины полос движения, увеличения количества полос движения.

5.9. Теории транспортныхпотоков

Характеризовать транспортные потоки и их изменения в различных условиях рельефа, периода суток, сезона года весьма сложно ка- кими-либо формулами. Описать процессы, происходящие в транспортном потоке, и их влияние на скорость каждого автомобиля математическими формулами (математическими моделями) крайне затруднительно. В настоящее время используется 2 группы теорий описания характеристик транспортных потоков [3]:

динамические (детерминированные) модели, которые описывают изменение одной переменной величины с изменением других в виде функциональных зависимостей;

вероятностные модели, позволяющие описать с позиции теории вероятностей изменение характеристик потока автомобилей.

Среди моделей первой группы распространены микроскопические модели.

Упрощенная динамическая модель основана на предположении,

что движение автомобилей в потоке происходит с равными скоростями и на одинаковом расстоянии друг от друга без обгона.

Эта модель не учитывает процессы, происходящие внутри потока (обгоны, задержки, перестроения) при изменении режима движения, и позволяет лишь ориентировочно определить пропускную способность при колонном движении.

Динамическая модель «следования за лидером» использует зави-

симость – ускорение движения заднего автомобиля пропорционально разности скоростей движущихся друг за другом автомобилей.

Задний автомобиль (согласно теории «следования за лидером») движется с ускорением а, равным разности скоростей первого V1 и второго V2 автомобилей, т.е.

Эта модель дает приемлемые результаты при колонном движе-

нии.

66

Гидродинамическая модель использует уравнение несжимаемой жидкости для нахождения связи между интенсивностью и плотностью движения. Эта модель применяется при изучении однородного по составу потока автомобилей (ламинарное движение).

Динамические модели применимы при высокой интенсивности движения (более 650 900 авт./ч по одной полосе).

Вероятностные модели основываются на законе редких событий и рассматривают движение потока как случайный (стохастический) процесс. Для характеристики применяется распределение Пуассона, которое описывает движение потока однородных автомобилей, редко распределенных по дороге. Максимальную пропускная способность полосы движения находят из теоретических решений динамической (детерминированной) задачи при колонном движении, когда обеспечивается минимальное безопасное расстояние между двумя следующими друг за другом автомобилями.

Для описания транспортных потоков предлагается использовать теорию массового обслуживания, полагая, что каждый автомобиль, въезжающий на дорогу, предъявляет запрос на обслуживание, а дорога является обслуживающим устройством. Из-за несвоевременного или некачественного обслуживания создаются очереди (задержки движения). Это приводит к снижению пропускной способности дороги.

Наличие различных теорий, описывающих процессы в транспортных потоках, показывает сложность решаемых задач и требует дальнейшего изучения транспортных потоков и формирования новых математических моделей для двух- и многополосных дорог.

5.10.Пропускнаяспособностьдороги

Пропускной способностью автомобильной дороги называют мак-

симальное количество автомобилей (приведенных к легковому), которое может пройти через поперечное сечение дороги в единицу времени. Она определяется как суммарная пропускная способность всех полос движения.

Различают:

максимальную теоретическую пропускную способность;

практическую пропускную способность.

Максимальная пропускная способность соответствует условиям: - прямолинейный горизонтальный участок без пересечений;

67

-ширина полосы движения 3,75 м;

-укрепленные обочины шириной 3 м;

-сухое, ровное, шероховатое покрытие;

-поток состоит только из легковых автомобилей;

-видимость дороги более 800 м.

Теоретическую пропускную способность полосы движения принято определять из условия, что автомобили движутся друг за другом с одинаковой скоростью на расстоянии, достаточном для полного торможения автомобиля при остановке впереди идущего. Максимальное расстояние между автомобилями принимается равным расстоянию видимости поверхности дороги (5.13).

Теоретическая пропускная способность одной полосы [3] (авт./ч)

где V – скорость движения потока автомобилей, км/ч; Sрасч – расчетное расстояние, занимаемое автомобилем в потоке.

Анализ зависимости (5.19) показывает, что пропускная способность полосы с увеличением скорости резко возрастает от нуля и достигает максимального значения 1100 – 1600 авт./ч при скорости 20 – 40 км/ч. Затем с увеличением скорости постепенно снижается и при скорости 80 км/ч составляет 700 – 1200 авт./ч.

В качестве исходной пропускной способности при идеальных условиях для легковых автомобилей принято:

-на двухполосных дорогах – 2200 авт./ч в оба направления;

-на трехполосных дорогах – 4000 авт./ч в оба направления;

-на четырехполосных дорогах – 1800 авт./ч по одной полосе.

5.11.Уровни удобствадвижения

Под уровнем удобства движения понимается определенное качественное состояние потока автомобилей, при котором устанавливаются характерные условия аварийности и труда водителей, условия комфортабельности поездки и эффективности работы автомобилей.

Уровни удобств движения изменяются с изменением состава и интенсивности движения, типа транспортных средств, климатических условий и уровня содержания автомобильных дорог. Многие участки автомобильных дорог, особенно на подходах к крупным городам, работают в режиме перегрузки, в этих случаях трудно обеспечить высокий уровень удобств движения (табл. 5.7) [28].

68

Таблица 5.7

Уровни удобства движения

В последние годы в крупных городах остро встал вопрос повышения пропускной способности, чтобы исключить образование заторов движения («пробок»). Решение этой проблемы крайне затруднено: необходимо ограничение движения или строительство дополнительных полос движения или строить новые дороги. Уровни удобств

69

движения необходимо устанавливать в техническом задании на разработку проектной документации на новое строительство, капитальный ремонт и реконструкцию дорог. Эти уровни удобства движения могут изменяться по перегонам и по периодам эксплуатации дорог.

Уровни удобства движения можно характеризовать и такими показателями, как плавность движения автомобиля, степень изменения скорости на отдельных участках, скорость изменения ускорений, действующих на водителя и пассажиров, и др.

5.12.Обоснование необходимогочисла полосдвижения

Значение коэффициента загрузки дороги движением при сдаче ее в эксплуатацию должно составлять z = 0,45 – 0,55 от практической пропускной способности.

В соответствии с уровнем загрузки дороги движением назначают количество полос движения n проезжей части. При определении числа полос движения используют зависимость

где N – интенсивность движения, приведенная к легковому автомобилю, авт./ч; – коэффициент сезонной неравномерности движения; z – коэффициент загрузки дороги движением; Рmax – пропускная способность дороги, для двухполосных дорог Рmax = 2000 авт./ч.

Приведенную интенсивность движения автомобилей находят по зависимости

где m – количество типов транспортных средств в потоке; Ni – количество автомобилей i -го типа в потоке; i – коэффициент приведения i-го типа автомобилей к легковому (см. табл. 2.1).

Между часовой интенсивностью движения Nч и среднегодовой суточной интенсивностью движения N имеется зависимость

Вследствие изменения дорожных условий по длине дороги происходит изменение и пропускной способности дороги. Для ее характеристики целесообразно строить линейный график пропускной способности дороги и коэффициента загрузки дороги движением.

70