Живоглядов В.Г. Теория движения транспортных и пешеходных потоков

Подождите немного. Документ загружается.

2,5

7,5

12,5

17,5

22,5

180

360

540

720

900

1080

1260

1440

+В

при Т=4с

при Т=1,5с

λ,

ТЕ/ч

Рис. 1.20 Зависимость блокированных и свободных промежутков времени от интенсивности

потоков по Ф. Хейту

В заключении необходимо отметить, что в связи с дефицитом и доро-

говизной технических средств ОДД, а также поиском путей повышения эф-

фективности использования потенциалов нерегулируемых (равнозначных,

неравнозначных) перекрестков, количество которых более 90%, как в ло-

кальном, магистральном, сетевом, так и в региональном управлении, акту-

альность в решении проблемы, связанной с пропуском ТПП как на регули-

руемых, так и на нерегулируемых перекрестках приобрела достаточную зна-

чимость и безотлагательность. Вместе с этим потенциалы нерегулируемых

неравнозначных и особенно равнозначных перекрестков еще должным обра-

зом по нашему мнению не исследованы.

Как видим из вышеизложенного, данная формула Вебстера (1.44) не

может использоваться для оценок задержек транспортных средств на нерегу-

лируемых перекрестках по причине недостаточной достоверности, что и яв-

ляется побудительной причиной к боле глубокой проработке потенциалов

нерегулируемых перекрестков.

Формулы, представленные Ф.А. Хейтом для оценки блокированных и

свободных промежутков времени, построенные на вероятностных оценках,

но в тоже время они дают значительные погрешности (Ф.А. Хейт называет

их «пополненными» или «сокращенными» промежутками).

1.8 Анализ существующих методов расчета и оценки пропускной

способности, а также выбора вариантов схем организации и управления

дорожным движением на развязках с круговым движением

Развязкой с круговым движением называют место пересечения двух и

более улиц, на котором сквозные и левоповоротные потоки переплетаются и

двигаются в одном направлении против часовой стрелки вокруг центрально-

го островка [167].

Как в отечественной, так и в зарубежной практике реконструкции ав-

томобильных дорог находят широкое применение развязки с круговым дви-

жением (РКД), при помощи которых ТП разделяются в пространстве. К их

преимуществам следует отнести снижение конфликтности, скорости движе-

ния, что благоприятствует непрерывности и безопасности движения. Здесь

нормальные условия для выполнения правого поворота в полном соответст-

вии с выбором желаемой скорости и направления прямого движения. Слож-

ность заключается в том, что на развязке правоповоротный и левоповорот-

ный потоки взаимно (навстречу друг другу) отклоняются, пересекаются, пе-

реплетаются при перестроении, пересекая при этом средний ряд, и с прямым

потоком сливаются и опять разветвляются в канале одностороннего движе-

ния и т.п.

Кроме того, на развязках с круговым движением возникает сложность в

организации пропуска пешеходных потоков по причине непрерывного дви-

жения ТП, функционирования участков переплетений, а также отсутствие

достаточных площадей для их строительства и т.п.

1.8.1. Пропускная способность развязок с круговым движением

Американские специалисты В. Рэнкин, П. Клафи и др. [3], утвержда-

ют, что РКД функционируют нормально при интенсивности прибытия к РКД

с каждого направления в пределах 3000 те/ч. При больших размерах движе-

ния рекомендуют вводить СР и что эффективность такого регулирования не-

сколько ниже, чем СР на обычных перекрестках. Зарубежные специалисты

[3, 166] рекомендуют РКД с двумя, тремя и четырьмя проезжими частями

строить с шириной каждой проезжей части – 3,5 – 4 м, потому что ширина

полосы движения зависит от радиуса центрального островка РКД и базы ТС,

т.е. здесь присутствует обратно пропорциональная зависимость между ра-

диусом центрального островка РКД и шириной полосы и прямо пропорцио-

нальная зависимость между базой ТС и шириной полосы.

Российскими специалистами [141] установлено, что РКД могут рабо-

тать без СР при интенсивности ТП на кольце около 1500 ТЕ/ч на одной про-

езжей части. На рис. 1.21 иллюстрируется схема простой зоны переплетения,

на рис. 1.22 – сложной.

Центральный островок РКД проектируется с учетом длины участка пе-

реплетения (см. рис. 1.21, 1.22), расчетной скорости на закруглениях и попе-

речного перемещения автомобилей. Длина участка переплетения зависит от

числа выполняющих маневр переплетения автомобилей, потоки которых

осуществляют левоповоротное движение и движение прямо. Центральный

островок РКД может иметь форму в виде круга, эллипса, и т.п. В то же время

круглый островок лучше обеспечивает равномерную скорость движения:





dсвава  /)(



По мнению зарубежных [3, 168] и отечественных [141] специалистов

определяющим в оценке пропускной способности РКД является участок пе-

реплетения. Чем больше расстояние участка переплетения, тем больше про-

пускная способность такой развязки. Американскими специалистами [3]

Рис. 1.21 Схема простой зоны

переплетения

l – длина участка переплетения

Рис. 1.22 Схема сложной зоны

переплетения

предложена формула определения пропускной способности участка перепле-

тения сложной РКД.





)),/(1/())3/(1))(/(1)(2(108

max

lВВтВ

ппп





(1,45)

где

- ширина проезжей части на участке переплетения, удвоенная, по-

скольку переплетаются две проезжие части, м; l – длина участка переплете-

ния потоков, м; т – суммарная ширина въездов в зону переплетения





ттт 

, м;



- доля автомобилей, пересекающих друг другу путь в зо-

не переплетения, в общем числе автомобилей, движущихся в этой зоне.

Зависимость пропускной способности участка переплетения от его

длины иллюстрируется на рис. 1.23, кривой R – R , (табл. 1.20).

Достаточно интересные исследования участков переплетения на РКД

проведены профессором В.В. Сильяновым. Им установлено, что длина уча-

стков переплетения непосредственно не влияет на характеристику процессов

переплетения потоков. Длина влияет на плавность изменения скоростей дви-

жения ТС на участке переплетения, а следовательно, аварийность [215]. У

водителя имеется возможность выбора свободного интервала, достаточного

для пересечения, переплетающегося с ним потока: чем длиннее участок, тем

больше выбор, т.е. существует при этом близкая к линейной зависимость.

Можно также отметить, что при длине участка переплетения более 150 м, на-

пример 170 м, по расчетам [3 и 219] пропускная способность при этом соста-

вит 2400 ТЕ/ч. Но для развязки с такой длиной участка переплетения потре-

Рис. 1.23 Зависимость пропускной способности участка переплетения

от его длины по Ренкину

буется площадь с диаметром только окружности, на которой будут перепле-

таться потоки, в 216 м., что в городских условиях неприемлемо.

Таблица 1.20

Зависимость пропускной способности участка переплетения от его длины

по Ренкину

Ширина

проезжей

части на

участке пе-

реплете-

ния

, м

Суммарная ши-

рина въездов в

зону переплете-

ния





ттт





, м

Доля авто-

мобилей, пе-

ресекающих

друг другу

путь в зоне

перепл.,



Длина

участка

перепле-

тения по-

токов l, м

Пропускная

способность

развязки с кру-

говым движе-

нием

тах



, ТЕ/ч

Примеча-

ние

16 8 0,5 10 830

16 8 0,5 20 1199

16 8 0,5 30 1418

16 8 0,5 40 1542

16 8 0,5 50 1635

16 8 0,5 60 1705

Следует отметить, что проведенные исследования РКД не коснулись

разработок их проезда по правилам дорожного движения, приоритетным зна-

кам, со светофорным регулированием: локальным на каждом примыкании

луча, общим по всем примыканиям и координированным на всех примыка-

ниях. Также не проводились исследования по применению РКД на дорогах с

координированным управлением ТП.

Российский специалист – профессор В.В. Сильянов – сделал прорыв в

исследовании участков переплетения, в то же время комплексная оценка ин-

женерных решений, связанная с проектированием и реконструкцией РКД

еще недостаточно изучена. Широкое применение РКД, которое имеет место

не только в России, но и за рубежом, требует более детальной проработки и

методологических предложений, обеспечивающих их высокую эффектив-

ность.

1.9 Анализ теории конфликтования ТПП на перекрестках и перегонах

Конфликт в аспекте системы водитель – автомобиль – дорога – среда –

движение – водитель (ВАДСДВ) возможен между: водителем и автомобилем;

водителем, автомобилем и дорогой; водителем, автомобилем, дорогой и сре-

дой, и, наконец, между водителем и его компетентностью в процессе движе-

ния. Правила дорожного движения, дорожные знаки, дорожная разметка и ее

характеристики (по ГОСТ Р 51256-99 и Р 51582-2000) - это по сути системы

блоков, механизмов, устанавливающих регламенты выполнения, имеющихся

в них установок, исключающих в положительном исходе конфликтные си-

туации. В отрицательном исходе, т.е. когда не соблюден регламент выполне-

ния какой – либо установки конфликтная ситуация неизбежна. Поскольку

научная работа посвящена теории пропуска ТПП, то в данном подразделе и в

монографии разрабатывается лишь теория конфликтования транспортных

средств как при маневрировании, так и при пересечении ими пешеходных

потоков на перекрестках.

Как отечественными [6, 18, 20, 141, 206], так и зарубежными [3,166]

специалистами внесен определенный вклад в создание теоретических основ

оценки конфликтных ситуаций и границ их воздействия. Предложенные пяти

- десятибальные системы и по минимуму конфликтующих транспортных

средств (американская система) построены на конфликтовании лишь транс-

портных потоков. Оценки конфликтных ситуаций транспортных средств с

пешеходными потоками, а тем более конфликтование на вероятностной ос-

нове, автору неизвестны.

Классификация маневров и их обозначений иллюстрируется на рисунке

1.24. Двухстороннее двойное переплетение имеет место на дорогах и РКД с

Отклонение

Обозначение маневров

Отклонение

Вправо Влево Взаимное Многократное (трехстороннее)

Пересечение

Справа

Слева

Справа Слева

Взаимное

(двухстороннее)

Многократное (трехстороннее)

Попутное

справа

Попутное

слева

Встречное

справа

Встречное

слева

Переплетение

Двухстороннее

двухрядное двойное

Трехстороннее

трехрядное двойное

Рис. 1.24 Классификация маневров и их обозначений

двумя проезжими частями, трехстороннее – трехрядное двойное на дорогах и

развязках с тремя проезжими частями в одном направлении.

Отклонение и слияние (рис. 1.24) – это элементы поворота и разворота,

без которых последние неосуществимы. Любое изменение направления дви-

жения связано с отклонением от потоков и слиянием с другими потоками.

Так что маневровый цикл состоит из отклонения, пересечения и слияния

(полный цикл), или из отклонения и слияния (неполный цикл). Отклонение

может быть независимым маневром – это когда совершает поворот направо с

первой проезжей части, зависимым – когда со второй проезжей части пыта-

ется влиться в поток первой проезжей части.

Слияние, как правило, считается зависимым маневром, поскольку вли-

вается в поток при поворотах и разворотах. Это, по сути, завершающий ма-

невр – элемент любого цикла маневрирования. Слияние во много раз опаснее

маневра отклонения.

Пересечение – это независимый маневр, если имеется приоритет, зави-

симый, если этот приоритет отсутствует. Пересечение под прямым или ост-

рым углом всегда является самым опасным и тяжелым по последствиям ма-

невром. Он во много раз опаснее и отклонения и слияния. Присутствие ма-

невра пересечения в цикле маневрирования характеризует место, где это

осуществляется весьма сложным (опасным) участком, требующим разделе-

ния потоков в пространстве или во времени.

Оценка сложности (условной опасности) [141] любого пересечения

осуществляется выражением [141]:

пco

nnnm 53 

, (1.46)

где

пco

nnn ,,

– число точек, соответственно, отклонения, слияния, пересече-

ния.

Четырехсторонний перекресток с однорядным движением во всех на-

правлениях имеет условный показатель сложности – 112 баллов (см. форму-

лу 1.46). Перекресток считается перекрестком малой сложности - при



средней сложности при

8040





, сложным при

150



баллов [141].

В работе [176] предложен метод оценки комплексных систем органи-

зации дорожного движения (КСОД) через суммарную конфликтную загрузку

R магистралей УДС без учета конфликтов транспортных и пешеходных по-

токов между собой и вероятности этих событий:

где

пj



1пj



сj



1сj



оj



1оj



- интенсивности движения соответственно по-

токов j и j+1, образующих конфликтную точку пересечения, слияния и

отклонения потоков соответственно, ТЕ/сут.

По формуле (1.47) осуществлен расчет зависимости суммарной кон-

фликтной загрузки R перекрестка по пяти вариантам равнозначного и нерав-

нозначного дорожного движения с различными маневрами: прямо, направо,

налево на четырех направлениях. Результаты расчета помещены в табл. 1.21.

Таблица 1.21

Зависимость суммарной конфликтной загрузки (R) перекрестка от равно-

значного движения на четырех направлениях

Варианты 1 2 3 4 5

Маневры с j и j+1

направлений

Направо



1oj



, ТЕ\ч

50 ; 50 150 ; 150 200 ; 200

300 ; 300

20 ; 20

Налево



1j



, ТЕ\ч

50 ; 50 50 ; 50 50 ; 50 50 ; 50 10 ; 10

Прямо

пj



1пj



, ТЕ\ч

100 ; 100

200 ; 200 350 ; 350

450 ; 450

40 ; 40

Доля потоков по пересе-

кающимся направлениям

5,0







0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Пересечение

(

пj



1пj



пj



1пj



600 1000 1600 2000 200

Слияние

(

сj



1сj



сj



1сj



400 800 1000 1410 120

Отклонение

(



1oj



1oj



400 800 1000 1410 120

Суммарный коэффициент кон-

фликтной загрузки R

2,25 2,25 2,25 2,25 2,25















)/(3)/(5

cjcjcjcjnjnjnjnj











)/(

оjоjоjоj



(1.47)

В соответствии с таблицей 1.21 построена зависимость суммарной

конфликтной загрузки (R) от суммарной интенсивности движения при равно-

значном ее распределении на перекрестке (рис. 1.25).

Результаты расчетов суммарной конфликтной загрузки в условиях не-

равномерности транспортной загрузки помещены в табл. 1.22 и показаны на

рис. 1.26.

Рис. 1.25 Зависимость суммарной конфликтной загрузки (

R) от суммарной интенсивности

движения при равнозначном ее распределении на перекрестке (см. табл. 1.21): О-О, С-

С, П-П – прямые линии характеризуют динамику конфликтования при изменении ин-

тенсивности движения при маневрах: отклонение, слияние, пересечение и их доли в

суммарной конфликтной загрузке; R-R – прямая линия характеризует динамику цик-

лов конфликтования – изменение суммарной конфликтной загрузки при маневрирова-

нии ТС (отклонение, слияние, пересечение) в зависимости от размеров движения на

перекрестке, полученной по формуле (1.47)

Таблица 1.22

Зависимость суммарной конфликтной загрузки (R) и ее составляющих от суммарной

интенсивности при неравнозначном ее распределении по направлениям

движения на перекрестке

Варианты 1 2 3 4

Маневры с j и j+3;

j+2 и j+1направлений

Напр

а-

во



3j



50 100 150 200 250 300 300 350 20 40

2j



1j



50 100 150 200 250 300 300 350 20 40

Налево



3j



50 100 50 100 50 100 50 100 10 20

2j



1j



50 100 50 100 50 100 50 100 10 20

Прямо



3j



100 150 200 250 300 350 350 550 40 80

2j



1j



100 150 200 250 300 350 350 550 40 80

Доля,



0,36 0,64 0,42 0,58 0,44 0,56 0,45 0,55

0,3

0,67

Пересечение

(



3j



3j



)•2

300 500 500 700 700 900 800 1300 100

200

0,2345=1,17 0,2435=1,22 0,2465=1,23 0,2355=1,18 0,2225=1,11

Рис. 1.26 Зависимость суммарной конфликтной загрузки R и ее составляющих

от суммарной интенсивности при неравнозначном ее распределении по направлениям

движения на перекрестке (см. табл. 1.22): О

-О

, С

-С

, П

-П

- линии характеризую-

щие динамику конфликтования ТС при изменении интенсивности движения при ма-

неврах соответственно: отклонение, слияние, пересечение и их доли в суммарной

конфликтной загрузке; R

-R

–линия характеризующая динамику циклов конфликто-

вания – изменение суммарной конфликтной загрузки при маневрировании ТС (откло-

нение, слияние, пересечение) в зависимости от неравнозначных интенсивностей по

направлениям движения, полученны по формуле (1.47)