1 И. Н. Пугачев организация и безопасность движения
 Скачать 1.75 Mb.
|
|
θ В последние годы кардинальные изменения происходят в техническом обеспечении исследования характеристик дорожного движения. Появляются переносные транспортные детекторы для регистрации характеристик транспортных потоков, специальные видеокамеры для фиксации режимов движения и дорожной обстановки при движении дорожно-исследовательской лаборатории и последующей компьютерной обработки. Аппаратура для исследования дорожного движения. Возможность получить достаточную по объему и точности информацию о параметрах дорожного движения существенно зависит от технической оснащенности исследований. Визуальные наблюдения с секундомером, карандашом и бумагой хотя и позволяют получить достаточную для решения частных вопросов информацию, трудоемки, а значит, требуют большого числа исполнителей. В современных условиях для исследований дорожного движения все шире применяют полуавтоматическую и автоматическую регистрирующую аппаратуру. Для измерения интенсивности транспортных потоков применяют переносную или стационарную аппаратуру, основным элементом которой являются датчики (детекторы), устанавливаемые стационарно или временно на проезжей части дороги. Так, стационарными средствами оборудуют специальные контрольные посты на автомобильных дорогах, ведущие систематический учет интенсивности транспортных потоков. Также автоматический учет ведется на городских магистралях, входящих в системы АСУД. Основным чувствительным элементом для стационарных постов являются индуктивные детекторы (рамки), располагаемые в дорожном покрытии. В качестве переносных приборов измерения интенсивности применяют пневматические, индуктивные, ультразвуковые, электроконтактные и радиолокационные датчики. Для измерения мгновенной скорости наиболее широко применяют переносные приборы, принцип работы которых основан на эффекте Доплера (частота сигнала, отраженного от движущегося объекта, зависит от скорости его движения). Такие приборы используются для контроля сотрудниками Госавтоинспекции скорости на дорогах (рис. 3.8). Частота принимаемого прибором сигнала f = f изл + Δf, где f изл – частота излучаемого сигнала; Δf – изменение частоты за счет разности скоростей (эффект Доплера). Не более 10 м 2 Рис. 3.8. Измерение мгновенной скорости транспортного средства скоростемером: 1– контролируемое транспортное средство; 2 – расположение измерителя скорости 1 66 При условии, что скорость движения автомобиля v a много меньше скорости распространения электромагнитных волн с, доплеровское изменение частоты Δf = f изл · 2v a /c cos Θ, где Θ – угол между направлениями излучения и движения автомобиля (рис. 3.8). Электромагнитная волна, излучаемая имеющимся в приборе генератором и сформированная приемопередающей антенной, направляется на движущийся автомобиль. Отраженный сигнал также воспринимается антенной, усиливается и анализируется специальными элементами прибора. Скорость может измеряться в пределах 10–160 км/ч с погрешностью измерения не более ±1,5 %. Прибор питается от бортовой сети автомобиля или от специального портативного блока питания. На тыльной части корпуса прибора расположено цифровое табло для визуального считывания показаний скорости. При измерении скорости наблюдатель с прибором должен быть удален не далее 10 м от края полосы движения, за которой он наблюдает. В настоящее время на ряде предприятий России ведется разработка более совершенного портативного прибора для измерения скорости движения транспортных средств. Для измерения скорости и других параметров (например, дальности видимости) может применяться высокоточный лазерный измеритель скорости и дальности (ЛИСД), который позволяет производить замеры в потоке одиночных транспортных средств благодаря узкому излучаемому пучку. Диапазон измеряемых скоростей 0–200 км/ч, погрешность измерения ±4 км/ч при дальности измерения до 250 м. Для исследований с помощью движущегося в потоке автомобиля можно использовать переносные приборы, устанавливаемые на любой автомобиль или специально оборудованный автомобиль-лабораторию. Наиболее распространенными приборами для регистрации скорости и времени движения при автобусных и грузовых перевозках являются тахографы, серийно выпускаемые в США, Германии, Австрии, Чехии, Польше и других странах. Однако использование тахографов для исследовательских целей ограничено в связи с мелким масштабом записи параметров. Для решения вопросов организации движения наиболее часто возникает необходимость фиксации данных о скоростных режимах и задержках в транспортном потоке. Ходовые лаборатории старой конструкции были оборудованы самопишущей аппаратурой с фиксацией режимов движения на бумажной ленте. В результате работ по совершенствованию аппаратуры на кафедре организации и безопасности движения МАДИ в 1988 г. был разработан и изготовлен переносной комплекс, который в короткое время может быть смонтирован на любом отечественном легковом автомобиле. Комплекс имеет логический обрабатывающий блок на базе микропроцессора, в память которого вводится вся необходимая информация. Общая масса 67 комплекса не превышает 5,5 кг и включает также оптико-электронный датчик, монтируемый на ступице колеса автомобиля, и пульт управления с встроенным монодисплеем (цифровым индикатором). Измерительный комплекс при движении по маршруту автоматически регистрирует скорость движения через интервалы 1 с с точностью ±5 %, а также фиксирует вводимые оператором через пульт управления отметки о прохождении намеченных точек маршрута и других событиях (например, перестроениях ходовой лаборатории в рядах дви- жения, обгонах, появлении встречных автомобилей и т. д.). Предусмотрена также возможность измерения расхода топлива на контрольном маршруте, для чего в систему питания двигателя включается портативный топливомер, выдающий импульсы для регистрации записывающей аппаратурой. При нажатии на клавишу отметки характерной точки маршрута в памяти логического блока формируется массив информации, содержащий данные о номере точки, пройденном пути и времени. По окончании обследования маршрута накопленная в памяти логического блока информация может быть сразу же обработана и отображена на монодисплее либо записана на магнитофонной кассете для последующей обработки. В результате обработки накопленной в памяти логического блока информации можно получить длину маршрута и скорость сообщения на нем, а также данные по скоростям сообщения на отдельных этапах маршрута, которые были обозначены оператором. Кроме того, выдается информация о фиксированных событиях по отрезкам пути. Информация о движении на маршруте, записанная на магнитофонной кассете, может быть обработана в стационарных условиях на любых ЭВМ или персональном компьютере, имеющих либо ввод информации с кассеты, либо стандартный интерфейс, к которому подключается мобильный комплекс аппаратуры после окончания обследований маршрута. В этом случае информация предварительно считывается с кассеты комплексом аппаратуры, а затем передается по интерфейсу в ЭВМ. Полученная ЭВМ от мобильного комплекса информация может быть обработана с целью получения более детальных характеристик движения транспортного потока (градиент скорости, шум ускорения и т. д.). Этот вопрос будет рассмотрен в 3.2. В качестве примера информации, выдаваемой автоматической аппаратурой регистрации параметров движения ходовой лаборатории МАДИ, приводится фрагмент протокола исследования условий движения, проведенного в Москве на ул. Алабяна (у пересечения с Ленинградским проспектом) в вечернее пиковое время (форма 3.7). В строках 6 и 7 в качестве задержки фиксировалось не только подвижное состояние, но и движение со скоростью менее 15 км/ч. Значительным шагом в возможности оснащения служб ОДД и в обеспечении контроля состояния и параметров движения является созданная по техническому заданию ГУ ГИБДД МВД РФ специалистами «Техприбора-РКТ» совместно с НПО «Спецтехника и связь» МВД России (1998 г.) ходовая лаборатория, оснащённая современными электронными средствами 68 регистрации параметров транспортного потока, позволяет контролировать светотехнические характеристики ТСОД и освещение дороги. С помощью приборов могут измеряться продольные и поперечные уклоны дороги, радиусы криволинейных участков. Все проводимые измерения фиксируются в автоматическом режиме, облегчая работу персонала, осуществляющего обследование дорог и изучение транспортных потоков. Форма 3.7. Протокол исследования условий движения. Дата измерения: октябрь 2003 г. Направление движения От Ленинградского пр-та К Ленинградскому пр-ту Состояние движения Относительно свободные условия: z ≈ 0,4 Регулярный затор: z > 1 1. Номер заезда 9 10 2. Расстояние измерения, м 444,97 438,14 3. Время проезда, мин (с) 0–33,25 4–56,58 4. Скорость сообщения, км/ч 48,2 5,3 5. Время неподвижного состояния, с 0 148 6. Суммарная задержка, с 0 212.9 7. Число задержек 0 4 8. Число остановок 0 8 9. Расход бензина, мл 45 87 10. Шум ускорения, с -1 0,445 0,544 Важное место в арсенале технических средств изучения дорожного движения занимает видеосъёмка. Она имеет ряд преимуществ перед другой аналогичной информацией. Прежде всего, появляется возможность анализиро- вать не только количественные показатели движения, но и качественные, например: различать модели автомобилей, поведение участников в сложных ситуациях движения, состояние видимости технических средств. При соблюдении определенных условий обеспечивается высокая точность регистрации плотности движения и состава транспортного потока. Наконец, видеосъёмка обеспечивает длительную сохранность и возможность многократного использования для анализа и демонстрации. Аэрофотосъемку используют для исследования характеристик транспортного потока и пропускной способности дорог. Обработка данных аэрофотосъемки позволяет получить широкую информацию, включая плотность потока, режимы обгонов, которые трудно измерить наземными методами. В зависимости от режима аэрофотосъемка может быть маршрутной и стационарной. К маршрутной относятся съемка при пролете над изучаемой дорогой, а к стационарной – с неподвижного ("висящего") вертолета, аэростата или высокого здания. Преимуществом аэрофотосъемки является то, что наряду с параметрами транспортного потока можно получить наглядные данные о параметрах дороги, ее состоянии, окружающей обстановке. 69 Для изучения процесса движения транспортных средств и пешеходов можно применять и наземную видеосъемку сбоку или вдоль дороги с возвышенного места и при движении в потоке из автомобиля. Движение пешеходов изучают визуально или с помощью видеозаписи. При визуальном методе наблюдатель может находиться на одном месте и вести подсчет проходящих мимо него людей. Он может также, выбрав одного человека, определять его скорость, прослеживая прохождение им ориентиров. Скорость потока может также определять наблюдатель, движущийся в потоке и измеряющий время собственного движения по заранее измеренному рассто- янию. При этом он включает и выключает секундомер, ориентируясь на соответствующие предметы или специальные отметки. Пешеходный переход или участок тротуара при измерении на них интенсивности и плотности потоков желательно разметить на продольные полосы с помощью мела или легкосмываемой краски. Для каждой полосы (или направления) следует выделить наблюдателя. Опыт наблюдений, однако, показывает, что визуальный метод практически пригоден лишь при малой плотности пешеходных потоков. Более достоверные результаты можно получить с помощью киносъемки или видеозаписи, т. к. этот материал можно демонстрировать несколько раз и вести подсчеты нескольким наблюдателям, получая большую точность. Съемку выполняют на размеченном участке пешеходного пути в течение заданного времени. При обработке результатов для определения скорости на первом кадре выбирают заметных пешеходов, движение которых прослеживают на всех последующих кадрах, что позволяет измерить время движения по переходу. Плотность движения определяют подсчетом людей на элементах размеченного участка при просмотре видеозаписи на экране те- левизора. 3.2. Критерии оценки уровня организации дорожного движения Для анализа условий движения, оценки эффективности функционирования улично-дорожной сети и технических средств управления движением, а также оценки эффективности мероприятий по совершенствованию организации дорожного движения необходимы соответствующие критерии. Многообразие свойств дорожного движения, особенности конкретных дорожно-транспортных ситуаций способствовали созданию множества критериев, которые применя- ются в соответствии со спецификой решаемых задач организации дорожного движения. Однако основными требованиями к критериям являются способность оценивать безопасность движения, затраты времени на передвижение по улично-дорожной сети, сложность режимов движения, экологическая безопасность. Потребность выявить прежде всего, "узкие" места на улично-дорожной сети, в которых существуют конфликтные точки, возможна концентрация дорожно-транспортных происшествий, имеется снижение пропускной способности дороги, вызвала развитие методов и критериев, ориентированных 70 в основном на выделение участков повышенной опасности. Значительное развитие при решении таких задач получили критерии безопасности движения. При их использовании оценка уровня безопасности движения и эффективности мероприятий по снижению аварийности производится на основе анализа ста- тистической информации о дорожно-транспортных происшествиях. Основной недостаток статистических критериев аварийности заключается в отсутствии возможности выявить потенциально опасные места, на которых конфликтные ситуации еще не проявили себя через ДТП. Скорость сообщения и такие ее производные, как удельное время движения (темп движения), удельное время остановок на маршруте, во многих случаях являются достаточно информативными критериями для оценки качества организации перевозок и движения. Их отличают универсальность, простота измерения, возможность стоимостной интерпретации для определения экономической эффективности предлагаемых мероприятий. В последние годы значительные результаты были получены при использовании в качестве критерия соотношения между удельным временем движения и временем остановки для различной транспортной нагрузки. Соответствующие зависимости, разработанные на основе двухкомпонентной модели кинетической теории, имеют вид t s = t – t m 1/n+1 t n/n+1 , q= vk j (1 – (v/v f ) 1/n+1 ) 1/p , , ) / ln( ln j s k k f p = (3.2.) где t – удельное время движения, мин/км; t s – удельное время остановки на маршруте, мин/км; t т – удельное время движения в свободных условиях, мин/км; f s – доля стоящих автомобилей от общего числа автомобилей в сети; п, р – коэффициенты. Коэффициент p связан с уровнем пропускной способности, способен характеризовать качество движения и с его помощью можно сравнивать эффективность организации дорожного движения на различных участках улично-дорожной сети. Сущность данного метода оценки заключается в том, что исходя из соотношения (3.2) при одном и том же значении плотности потока транспортная система, в которой меньшее число остановившихся автомобилей, является более эффективной (рис. 3.9). В процессе развития методов исследования дорожного движения широкое применение нашли энергетические критерии: шум ускорения, градиент скорости, градиент энергии. Эти критерии оценивают основные свойства дорожного движения – стабильность режима движения и задержки движения. Расчетные формулы для определения энергетических критериев имеют следующий вид: 71 шум ускорения , ) ( 1 2 / 1 0 2 − = ∫ T i a dt a a T σ градиент скорости G v = , c a v σ градиент энергии 2 / 1 1 2 ) ) ( 1 ( ∑ = − = n i i i e v a v a n G , где а i , v i – соответственно текущие значения ускорения и скорости, м/с 2 и м/с; a – среднее значение ускорения на маршруте, м/с 2 ; v a – среднее значение произведения ускорения на скорость на маршруте, м 2 /с 3 ; Т – время движения, с; dt – промежуток времени между двумя измерениями, с; v с – скорость сообщения на маршруте, м/с. а б Рис. 3.9. Основная диаграмма транспортного потока (а) и зависимость между временем движения и временем стоянки (б): 1 – линия постоянного значения доли стоящих автомобилей для f s = 0,2; 2 – линия постоянного значения доли стоящих автомобилей для f s = 0,3; 3 – зависимость между временем движения и временем стоянки Термин "энергетические" применяется в отношении данных критериев исходя из соответствующего подхода, сформировавшегося в теории транспортных потоков. Предполагается, что полная энергия транспортного потока складывается из кинетической энергии движения автомобилей и внутренней энергии, величина которой отождествляется с шумом ускорения или градиентом скорости. В зависимости от состояния транспортного потока меняется и соотношение между полезной формой энергии (кинетической) и нежелательной (шумом ускорения). Для увеличения эффективности функционирования транспортной системы необходимо увеличить ее полную энергию, добиваясь одновременно снижения шума ускорения. 72 Рис. 3.10. Изменение шума ускорения при увеличении времени проезда участка дороги за счет простоя на перекрестке При оценке условий движения по шуму ускорения следует руководствоваться следующими значениями: σ a < 0,25 м/с 2 – благоприятные условия движения; σ a = 0,25– 0,45 м/с 2 – удовлетворительные условия движения; σ a > 0,45 м/с 2 – сложные условия. Шум ускорения объективно характеризует степень неравномерности движения. Однако с увеличением задержки при движении по регулируемой улично-дорожной сети происходит снижение шума ускорения. С увеличением времени проезда участка дороги при одних и тех же колебаниях скорости происходит уменьшение шума ускорения пропорционально корню квадратному из времени проезда участка дороги, что наглядно демонстрирует рис. 3.10 именно в такой ситуации. Данные получены при проезде одного и того же участка дороги с изменением простоя на перекрестке от 1 до 45 с. При задержке на перекрестке более 25 с шум ускорения становится меньше, чем при безостановочном стабильном движении, хотя фактически такая величина задержки свидетельствует о недостаточном уровне организации дорожного движения. Исходя из этих свойств шум ускорения предпочтительно применять для оценки условий движения на магистралях безостановочного движения. Поэтому для оценки условий движения на регулируемой улично-дорожной сети целесообразнее применять градиент скорости. Этот критерий так же, как и шум ускорения, реагирует на колебания скорости, однако его значения в большей степени обусловлены задержками при движении. Дифференциацию степени сложности условий движения по величине градиента скорости рекомендуется производить, ориентируясь на следующие значения: G v < 0,05 с -1 – благоприятные условия движения; G v = 0,05 - 0,1 с -1 – удовлетворитель- ные условия; С v > 0,1 с -1 – сложные условия движения. Экспериментальные исследования множества различных дорожно- транспортных ситуаций показывают, что изменение градиента энергии примерно на 60 % обусловлено неравномерностью движения и на 40 % – задержками при движении. Этот критерий является более универсальным и может использоваться для оценки эффективности организации дорожного движения на регулируемой улично-дорожной сети. Зависимости между 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 36 49 64 81 Время проезда участка дороги, с Ш ум у ск о р е н и я , м /с 2 73 градиентом энергии и параметрами дорожного движения приведены на рис. 3.11. а б Рис. 3.11. Зависимость градиента энергии от уровня загрузки(а) и удельной задержки (б): 1 – локальное регулирование; 2 – координированное регулирование Значения градиента энергии для различных условий движения составляют: G е > 0,3 м/с 2 – благоприятные условия движения; G е = 0,3– 0,55 м/с 2 – удовлетворительные условия движения; G е > 0,55 м/с 2 – сложные условия движения. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ 1. Какие методы исследования дорожного движения вы знаете? 2. Как организовать и фиксировать опрос водителей на дороге? 3. Расскажите о методе записи номерных знаков. 4. В чём заключается цель и метод построения матрицы транспортных корреспонденций? 5. Как обосновать необходимое число наблюдений при исследовании мгновенной скорости? 6. Как построить картограмму транспортных потоков для перекрёстка? 7. Чем оснащена ходовая лаборатория для проведения обследования дорожного движения на городских улицах? 8. Какие приборы для контроля скоростного режима транспортного потока вы знаете, объясните их принцип действия? 9. Назовите критерии оценки уровня организации дорожного движения, их преимущества и недостатки. 10. Поясните сущность энергетических критериев для оценки условий движения. |