ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЛОСЫ ДВИЖЕНИЯ ГОРОДСКОЙ МАГИСТРАЛИ

Важнейшим показателем, характеризующим транспортно-эксп-луатационные качества сети городских улиц, является ее пропускная способность.

Под пропускной способностью улицы понимают максимальное число автомобилей, которые могут пройти по ней в единицу времени при обеспечении заданной скорости и безопасности движения. Это понятие не следует путать с пропускной способностью какого-либо сечения улицы. Так, на пересечении в одном уровне улица может иметь пропускную способность до 400 авт./ч на одну полосу, а на всем остальном протяжении — не менее 1000 авт./ч на полосу; про­пускная способность этой улицы будет определяться пропускной способностью пересечения. В реальных условиях пропускную способ­ность улицы определяет наименьшая пропускная способность одного из ее участков или сечений (пересечений, сужений проезжей части, мостов, путепроводов, кривых в плане, подъемов, спусков, участков резкого снижения скоростей движения, зон слияния и переплетения потоков).

Для улиц непрерывного движения и скоростных магистралей необходимо знать пропускную способность одной полосы при задан­ной скорости свободного движения. Это значение рассматривается как предельная возможность полосы движения в пропуске транспорт­ных потоков.

Основными характеристиками транспортного потока являются скорость движения и плотность, измеряемая числом автомобилей на 1 км.

Плотность потока (D) связана со скоростью движения (V) и до­рожными условиями. Чем выше плотность потока при постоянной скорости движения, тем меньше расстояние между автомобилями. Экспериментальные исследования показали, что в зависимости «скорость — плотность» имеются три области — две нелинейные и одна, средняя, линейная (рис. 3.1).

Наибольшая плотность потока наблюдается при высоких интен-сивностях движения (рис. 3.2). Максимальная плотность потока (Dmах) при определенных скоростях движения может быть достиг­нута только при условии работы улицы в режиме пропускной спо-

 

собности. Наибольшее значение D_max достигается при заторах движения и может быть определено эмпирически:

где D_max (затор) — наибольшее число автомобилей на 1 мк, при котором образу­ются заторы (движение потока становится импульсным); п_л — доля легковых авто­мобилей в потоке, %.

На автомагистралях США наибольшую плотность потока во вре­мя движения (более 80 % легковых автомобилей) определяют по формуле:

где— наибольшаяплотность транспортного потока, авт. /миль;

v — скорость потока, миль/ч.

Плотность транспортного потока, скорость и интенсивность дви­жения И связаны зависимостью Придостигается предельная интенсивность движения, которая и является количест­венным выражением пропускной способности (N).

Говоря о плотности транспортного потока, обычно имеют в виду среднее значение, но во время движения на отдельных участках улицы может произойти уплотнение потока (за счет перестройки, смен полос движения). Такое уплотнение кратковременно и мало от­ражается на средней скорости потока. Так, при скорости потока 60 км/ч и средней плотности 25 авт./км возможно краткосрочное возрастание плотности до 40 авт./км.

Характеристику плотности транспортного потока используют при расчетах загрузки улицы или какого-либо сооружения (тоннеля, эстакады, участка маневрирования). Пропускную способность по­лосы движения и всей проезжей части обычно рассчитывают с уче­том интервалов /, между автомобилями. Эти интервалы могут быть выражены в единицах длины или времени. При известной скорости движения временной интервал между автомобилями

где 3600 — число секунд в 1 ч; — минимальный интервал между автомо- билями, с.

Через интервалы между автомобилями можно выразить и про­пускную способность

Здесь

где S_min — минимальное расстояние между автомобилями, м.

где —остановочный путь (путь торможения) второго автомобиля; — тормозной путь первого автомобиля. Здесь

В зависимости от принятой модели движения расчетное расстоя­ние S_min может быть различным. Для модели следования за лиде­ром S_min приравнивают к расстоянию видимости поверхности про­езжей части. Эта модель очень условна и может применяться для потоков малой плотности. Для расчетов, связанных с организацией движения плотных транспортных потоков, подход должен быть не­сколько иной. Как предельный случай можно рассматривать мини­мальный интервал

где /_р — время реакции водителя, с; K_э — коэффициент эксплуатационного состояния автомобиля; — коэффициент продольного сцепления; i — продольный уклон дороги.

Учитывая, что во время торможения дорожные условия для пер­вого и второго автомобилей одинаковы, разница в их тормозных пу­тях будет определяться только значением K_э. Тогда

Если предположить, что техническое состояние автомобилей транспортного потока одина­ково, то Тогда пропускная способность N =

Этот вывод позволяет подойти к оценке

пропускной способности с позиции обеспечения безопасности движе­ния с учетом психофизиологических возможностей водителя.

Время реакции водителя характеризует быстроту его ответного действия на изменение дорожно-транспортной ситуации. Чем ситуа­ция напряженнее, тем быстрее на нее будет реагировать водитель. Но уменьшение времени реакции не беспредельно. Существуют минимальные значения t_р, которые могут быть при наивысшем на­пряжении водителя. Однако рассматривать эти значения как рас,-четные нельзя, так как водитель может работать в таком режиме очень короткое время, затем резко возрастает вероятность его ошиб­ки в приеме и переработке информации. Это может привести к про­пуску сигнала или неверному ответу на него.

Интервалы между автомобилями, напряженность водителя и время его реакции взаимосвязаны. Чем меньше интервалы между автомобилями, тем напряженность работы водителя выше (табл.

3.1).

Психофизиологическими исследованиями установлены допусти­мая напряженность, с которой водитель может работать длительное

Таблица 3.1

 

Интервал между автомобилями, с	Характеристика напряжения	Время реакции при 50% обеспечен­ности, с	Среднеквадрати-ческое откло­нение, с
7,0 5,0	Оптимальное	1.6 1,55	0,74 0,65
3,0	Перенапряжение	1,34	0,46
2,0 1,5 1,0	Запредельное напряже­ние	0,94 0,85 0,80	0,24 0,17 0,14

время, и допустимое кратковременное увеличение этой напряженно­сти, не сказывающееся на надежности работы водителя. Этому уровню напряженности, связанному с минимальным интервалом At_min, соответствует и продолжительность времени реакции водите­ля. Расчетное значение времени реакции при определении пропускной способности улиц рекомендуется выбирать с учетом 85 % обеспечен­ности (табл. 3.2).

С учетом данных табл. 3.2 расчетная пропускная способность одной полосы движения в приведенных автомобилях при коэффи­циенте продольного сцепления более 0,6 в зависимости от продол­жительности работы должна быть не более следующих значений:

Скоростная дорога.................................

Автомобильная дорога..........................

Городская магистральная улица непрерыв­
ного движения.............................................

Длительная Кратковре-

1 000 1 100 1 200

менная 1600 1800

Таблица 3.2

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика дороги	Скорости движения, км/ч	Продолжительность работы	Расчетное время реакции водителя (с) при обеспечен­ности, %
Скоростная	70 120	Длительная	3,5	2,5
Кратковременная	3,0	2,0
Автомобильная	60 80	Длительная	3,2	2,0
Кратковременная	2,0	1,5
Городская магистральная непрерывного движения	50 65	Длительная	3,0	2,0
Кратковременная	1,6	1,4

Пропускная способность полосы движения зависит от состава транспортного потока. При расчете пропускной способности весь поток приводят к одному условному составу по типажу — легково­му автомобилю. Коэффициенты приведения означают кратность увеличения пропускной способности полосы движения при замене реальных автомобилей условными. Эти коэффициенты в зависимости от типа транспортного средства имеют следующие значения:

 

Предельная пропускная способность улицы при увеличении в составе потока доли грузовых автомобилей снижается (табл. 3.3).

Движение в транспортном потоке по улице, работающей в режиме пропускной способности, связано с большими трудностями. Водите­ли из-за высокой напряженности быстро утомляются, допускают ошибки в оценке скоростей движения, расстояний до впереди иду­щих автомобилей. Режим потока становится нестабильным: появ­ляются высокие ускорения, резкие торможения, остановки. По мере приближения интенсивности к предельной пропускной способности не только снижается скорость движения, но и ухудшается стабиль­ность-движения. В табл. 3.4 представлена интенсивность движения, определяющая состояние транспортного потока.

Примечание. В числителе даны значения для четырехполосных магистралей, знаменателе — для шестиполосных.

Продолжительность непрерывного движения в режиме предель­ной пропускной способности невелика — 10—15 мин, а продолжи­тельность затора может превышать 50 % всего времени существова­ния такой загрузки улицы движением. Средняя скорость потока при этом составляет 15—20 км/ч, очень высока аварийность. Такой режим движения следует рассматривать как недопустимый. В ка­честве расчетного следует выбирать режим движения, обеспечиваю­щий при длительной загрузке стабильность плотности и скорости транспортного потока. Такие загрузки, как показывает практика, из-за отсутствия заторов и достаточно высоких скоростей движения являются не только значительно безопасными для движения, но и эко­номически более выгодными. Из этих соображений при проектирова­нии сети улиц рекомендуется принимать значения пропускной спо­собности одной полосы движения с учетом допустимого уровня за­грузки движением (табл. 3.5).

Цифры, приведенные в табл. 3.5, следует рассматривать как ори­ентировочные при обеспечении непрерывного движения по улице. Если речь идет о введении светофорного регулирования на пересе­чениях или строительстве неполных транспортных развязок, про­пускная способность улицы будет определяться пропускной способ­ностью пересечений.