190700 Конспект лекций по ОиБТП 2012. Конспект лекций Направление подготовки 190700 Технология транспортных процессов Профиль подготовки
 Скачать 1.65 Mb.
|
ЛЕКЦИЯ 3. Тема 2. Характеристики дорожного движенияПлан 1 Транспортный поток 2 Интенсивность движения 3 Неравномерность транспортного потока 4 Объем движения 5 Состав транспортного потока 6 Плотность транспортного потока 1. Транспортный поток Разработка инженерных мероприятий по организации дорожного движения возможна лишь при информации о характере транспортных и пешеходных потоков и условиях, в которых происходит движение. На основе исследований дорожного движения и практики его организации выработаны многочисленные измерители и критерии для его описания, однако, до сих пор еще нет общепризнанного единого комплекса характеристик. Более того, в связи с многочисленными теоретическими и экспериментальными исследованиями постоянно предлагаются новые показатели для формирования информации по отдельным аспектам дорожного движения, что, в частности связано с совершенствованием методов изучения дорожного движения. При рассмотрении показателей дорожного движения следует выделить те из них, которые являются первичными. К ним следует отнести показатели, определяемые потребностями в перевозках пассажиров и грузов, а также в пешеходных сообщениях. В отличие от них все другие показатели являются вторичными или производными, так как они отражают не потребности народного хозяйства и населения в транспортном сообщении и передвижении, а фактически условия дорожного движения. 2. Интенсивность движения К первичным показателям относятся суммарная интенсивность движения транспортных средств и пешеходов за относительно длительный отрезок времени и состав транспортного потока. Некоторые авторы называют этот показатель объемом движения. Именно этот показатель определяется размерами осуществляемых по тому или иному направлению автомобильных перевозок. Все остальные показатели можно считать производными, так как они будут в основном определяться этим первичным параметром и совокупностью условий дорожного движения. К наиболее часто применяемым для характеристики дорожного движения показателям относятся, интенсивность движения; состав транспортного потока; плотность потока транспортных средств, скорость движения; продолжительность задержек движения. Интенсивность движения Na — это количество транспортных средств, проходящих через сечение дороги за единицу времени. В качестве расчетного периода времени для определения интенсивности движения принимают год, месяц, сутки, час и более короткие промежутки времени (минуты, секунды) в зависимости от доставленной задачи наблюдения. На дорожно-уличной сети можно выделить отдельные участки и зоны, где движение достигает максимальных размеров, в то время как на других участках оно в несколько раз меньше. Такая пространственная неравномерность отражает прежде всего неравномерность размещения грузо- и пассажирообразующих пунктов и их функционирования. На рис. 1 показан пример картограммы, характеризующей интенсивность транспортных потоков на магистральных улицах города с радиально-кольцевой схемой улично-дорожной сети. Важнейшее значение в проблеме организации движения имеет неравномерность движения в течение года, месяца, суток и даже часа.  Рис. 1. Картограмма интенсивности транспортных потоков Типичная кривая распределения интенсивности движения в течение суток на городской магистрали показана на рис. 2. Примерно такая же картина наблюдается и на автомобильных дорогах. Кривая (см. рис. 2) позволяет выделить так называемые пиковые часы или периоды, в которые возникают наиболее сложные задачи организации и регулирования движения. Название часа пик является условным и вызвано лишь тем, что час является основной единицей измерения времени. Продолжительность наибольшей интенсивности движения может быть соответственно больше и меньше часа. Поэтому наиболее точным будет понятие пиковый период, под которым подразумевают продолжительность времени, в течение которого интенсивность, измеренная по малым отрезкам времени (например, по пятиминутным или пятнадцатиминутным наблюдениям), значительно превышает среднюю интенсивность периода наиболее оживленного движения. Периодом наиболее оживленного движения обычно является 16-часовой отрезок времени в течение суток (примерно с 6 до 22 ч). 3. Неравномерность транспортного потока Временная неравномерность транспортных потоков может быть охарактеризована соответствующим коэффициентом неравномерности Кн. Этот коэффициент может быть вычислен для годовой, суточной и часовой неравномерности движения. Неравномерность может быть выражена как доля объема движения, приходящаяся на данный отрезок времени, либо как отношение наблюдаемой интенсивности к средней за одинаковые промежутки времени. На рис. 3 показаны типичные графики изменения интенсивности транспортных потоков в течение года на двух автомобильных дорогах.  6 8 10 12 14 16 18 20 22 ч Рис. 2. Изменение интенсивности транспортного потока в течение суток на городской магистрали: 1 - транспортный поток из центра; 2 - транспортный поток к центру.  I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Месяцы Рис. 3. Изменение интенсивности транспортного потока в течение года: 1 - на автомобильной дороге общегосударственного значения; 2 - на дороге областного значения. Коэффициент годовой неравномерности движения может быть определен по формуле Na, мес 12 Кн.г = --------------------- Na, г где - Na, г — суммарная интенсивность движения за год, ед./г; Na, мес — суммарная интенсивность движения за сравниваемый месяц, ед./мес; 12 — количество месяцев в году. Коэффициент суточной неравномерности Кн.сут определяется аналогично: Na, ч 24 Кн. сут. = --------------------- Na, сут. где - Na, ч - интенсивность движения за сравниваемый час, ед./ч; Na, сут - суммарная интенсивность движения за сутки, ед./сут; 24 — количество часов в сутках. 4. Объем движения Необходимо отметить, что в публикациях по исследованию дорожного движения из-за неравномерности по времени транспортных потоков часто применяют понятие «объем движения», отличая его от интенсивности движения (несмотря на одинаковую размерность). Под объемом движения понимают фактическое суммарное количество транспортных единиц, прошедших по дороге за принятую единицу времени (час, сутки). Неравномерность транспортных потоков проявляется не только во времени, но и в пространстве, т. е. по длине магистралей и по встречным направлениям на отдельных отрезках. На рис. 1 можно проследить, как меняется, например, интенсивность потока по участкам кольцевой улицы (от 568 до 3040 ед./ч), а также и по встречным направлениям (черная и белая картограммы). Для характеристики пространственной неравномерности транспортного или пешеходного потока могут быть также определены соответствующие коэффициенты неравномерности по отдельным участкам дорожной сети. Наиболее часто интенсивность движения транспортных средств и пешеходов в практике организации движения характеризуют ее часовым значением. При этом, наибольшее значение имеет показатель интенсивности в часы пик, так как именно в этот период возникают наиболее сложные задачи организации движения. Необходимо, однако, иметь в виду, что интенсивность (объем движения) в часы пик в различные дни недели, месяца и года может иметь неодинаковое значение. На дорогах с более высоким уровнем интенсивности движения транспортных средств меньше неравномерность движения и стабильнее значение интенсивности пикового часа. Для двухполосных дорог со встречным движением обычно интенсивность движения характеризуют суммарной величиной встречных потоков, так как условия движения и, в частности, возможность обгонов определяются загрузкой обеих полос. Если же дорога имеет разделительную полосу и встречные потоки изолированы друг от друга, то суммарная интенсивность встречных направлений не определяет условия движения, а характеризует лишь суммарную работу дороги как сооружения. Для таких дорог самостоятельное значение имеет интенсивность движения в каждом направлении. Во многих случаях, особенно при решении вопросов регулирования движения в городских условиях, имеет значение не суммарная интенсивность потока по данному направлению, а интенсивность, приходящаяся на одну полосу, или так называемая удельная интенсивность движения, которую можно обозначить как Ма.. Величина Ма характеризует, в частности, время, которое необходимо потоку транспортных средств с интенсивностью движения Na для прохождения зоны перекрестка при наличии нескольких полос движения. Если известно конкретное распределение интенсивности движения по полосам, и оно существенно неравномерно, то в качестве удельной интенсивности Ма следует принимать величину интенсивности движения по наиболее загруженной полосе. Величиной, обратной интенсивности движения, является временной интервал между следующими друг за другом по одной полосе транспортными средствами ti. Математическое ожидание Е(ti) определяется зависимостью Е(ti) = 3600/Ма, Можно считать, что если ti = 7...l0 с, то взаимное влияние следующих друг за другом автомобилей (водителей) отсутствует и условия движения характеризуются как свободные. Более детально стохастический процесс распределения автомобилей в транспортном потоке и временных интервалов между ними рассмотрен позднее. 5. Состав транспортного потока Состав транспортного потока характеризуется соотношением в нем транспортных средств различного рода. Состав транспортного потока оказывает значительное влияние на все параметры, характеризующие дорожное движение. Вместе с тем состав потока обычно отражает общий состав парка автомобилей в стране, области, городе. Так, на дорогах США и других западных стран резко преобладают легковые автомобили, которые составляют свыше 80% от общей численности парка. В Советском Союзе в период после Великой Отечественной войны и до 60-х годов в парке и, соответственно, на дорогах преобладали грузовые автомобили. В настоящее время в связи с резким увеличением производства легковых автомобилей их доля существенно возрастает в дорожном движении. Состав транспортного потока влияет на загрузку дорог, что объясняется, прежде всего, существенной разницей в габаритных размерах автомобилей. Если длина отечественных легковых автомобилей массового производства составляет 4-5 м, грузовых 6—8, то длина автобусов достигает 11, а автопоездов 20 м и более. Сочлененный автобус Икарус имеет длину 16,5 м. Однако разница в габаритных размерах не является единственной причиной необходимости специального учета состава потока при анализе интенсивности движения. При движении в транспортном потоке важна не только разница в статическом габарите, но также в динамическом габарите длины автомобиля, который зависит в основном от времени реакции водителя и тормозной динамики транспортных средств. Под динамическим габаритом Lд (рис. 4) подразумевается отрезок полосы дороги, минимально необходимый для безопасности движения автомобиля с заданной скоростью, длина которого включает длину автомобиля tа и дистанцию d, называемую дистанцией безопасности. Lд  Рис. 4 Схема к определению динамического габарита длины автомобиля Существуют три принципиально отличающихся подхода к расчетному определению d, высказываемых различными авторами. Тормозные качества как однотипных, так особенно различных типов автомобилей в эксплуатации существенно отличаются. Отличие в тормозных качествах разных типов транспортных средств подтверждается также и требованиями к эффективности торможения, рекомендованными ЕЭК ООН и регламентируемыми в нашей стране ГОСТ 22895—77 «Тормозные системы автотранспортных средств. Технические требования». В табл. 1 приведены расчетные формулы длины тормозного пути из указанного стандарта. Таблица 1
Фактический динамический габарит автомобиля зависит также от обзорности, легкости управления, маневренности автомобиля, которые влияют на величину дистанции, избираемую водителем. При этом следует обратить внимание на следующее обстоятельство. При движении колонны легковых автомобилей каждый водитель благодаря большой поверхности остекления, а также небольшим габаритным размерам впереди идущих автомобилей может достаточно хорошо видеть и прогнозировать обстановку впереди нескольких автомобилей. В то же время, если перед легковым автомобилем движется грузовой автомобиль или автобус, то водитель лишен возможности оценивать и прогнозировать обстановку впереди этого транспортного средства и его действия по управлению становятся менее уверенными. В этом случае из-за невозможности достаточного прогнозирования обстановки впереди резко возрастает опасность при обгоне, а также в случае экстренной остановки колонны автомобилей. Особое влияние на формирование потока в городе оказывают троллейбусы, которые, кроме названных, имеют еще одно специфическое свойство — связь с контактной линией. Для того чтобы учесть в фактическом составе транспортного потока влияние различных типов транспортных средств, применяют коэффициенты приведения Кпр к условному легковому автомобилю, определяемые при сравнении их динамических габаритов. Рекомендованные значения Кпр приведены в СНиП II-60-75 и II-Д.5-72 и составляют: для мотоциклов — 0,5; легковых автомобилей — 1,0; грузовых автомобилей грузоподъемностью до 2т — 1,5; до 5т — 2,0, до 8 т — 2,5, до 14 т — 3,5; автобусов — 2,5; троллейбусов — 3,0; автопоездов грузоподъемностью до 6,0 т — 3,0, до 12 т — 3,5, до 20 т— 4,0; до 30 т — 5,0. Таким образом, можно получить показатель интенсивности движения в условных приведенных единицах (ед./ч) Nпр = Na + N г K пр.г. + Na Kпр.а + Nп Kпр.п, где - Nпр, Na, Nг, Na, Nп — соответственно интенсивность (объем) движения легковых, грузовых автомобилей, автобусов, автопоездов в физических единицах; K пр.г., Kпр.а, Kпр.п, — соответственно коэффициенты приведения для грузовых автомобилей, автобусов и автопоездов. Для перехода в расчетах от интенсивности в физических (абсолютных) единицах Nаф (авт./ч) к приведенной интенсивности Nпр (ед./ч) и обратно используется следующая формула:  __ __ __ __ где Nл , NГ , Nа ,Nп — соответственно относительные интенсивности легковых, грузовых автомобилей, автобусов и автопоездов в потоке, %. Исследования транспортных потоков показывают, что указанные коэффициенты приведения являются весьма приближенными, и для современных моделей отечественных автомобилей завышенными. Кроме того, при более детальном подходе необходимо учитывать и скоростной режим транспортного потока и, в частности, для дорог с высокими скоростями движения (более 80 км/ч) применять большие значения коэффициентов, чем для дорог с умеренными скоростями, типичными для городских условий. 6. Плотность транспортного потока Плотность транспортного потока qа является пространственной характеристикой, определяющей степень стесненности движения (загрузки полосы дороги). Ее измеряют количеством транспортных средств, приходящихся на 1 км протяженности полосы дороги.    Предельная плотность может наблюдаться при неподвижном состоянии колонны автомобилей, расположенных вплотную друг к другу на полосе дороги. Для современных легковых автомобилей такая предельная величина составляет около 200 авт/км. Естественно, что при такой плотности движение невозможно даже при автоматическом управлении автомобилями, так как отсутствует дистанция безопасности. Поэтому указанная величина плотности потока имеет чисто теоретическое значение. Наблюдения показывают, что для малолитражных легковых автомобилей при колонном движении с малой скоростью плотность потока может достигать 100 авт/км, что и следует принимать как максимально возможную плотность потока в движении (qа max). В практике проектирования принято считать, что максимальная плотность равна 100 автомобилей на 1 километр. В зависимости от дистанции различают следующие виды движения автомобилей в транспортном потоке: При использовании показателя плотности потока необходимо учитывать коэффициент приведения для различных типов транспортных средств, рассмотренных в предыдущем параграфе, так как в противном случае результаты сравнения qа для различного по составу потока могут привести к несопоставимым результатам. Так, если принять, что по дороге движется колонна автобусов с плотностью 100 авт./км (возможной, как указано выше, для легковых автомобилей), то длина такой колонны вместо километра практически составит 2,0—2,5 км. Если же учесть минимальный из рекомендуемых Кпр для автобусов, равный 3, то максимальная плотность колонны автобусов в физических единицах может составлять 33 автобуса на километр, что является реальным. Чем меньше плотность потока на полосе дороги, тем свободнее себя чувствуют водители, тем выше скорость, которую они развивают. Наоборот, по мере повышения qа, т. е. стесненности движения, от водителей требуется повышение внимательности, точности действий, а следовательно, и психического напряжения. Одновременно увеличивается вероятность ДТП в случае ошибки, допущенной одним из водителей, или отказа механизмов автомобиля. В зависимости от плотности потока можно условно подразделить условия движения по степени стесненности на следующие: свободное движение, частично связанное движение, насыщенное движение, колонное движение, перенасыщенное движение. Численные величины qа в физических единицах транспортных средств, характерные для каждого из условий, весьма существенно зависят от характеристики дороги и, в первую очередь, от плана и профиля дороги, скоростей движения и состава потока транспортных средств на ней. |