Пропускная способность и уровни загрузки дороги движением

Пропускная способность автомобильной дороги - это максимальное количество автомобилей, которое может пропустить данный участок дороги в единицу времени, а уровень загрузки дороги движением - это отношение фактической интенсивности движения, приведённой к пропускной способности легковых автомобилей.

Методы определения пропускной способности и уровня загрузки дороги движением основаны на закономерностях, описывающих связи между тремя характеристиками транспортного потока: интенсивностью, N, авт./ч; плотностью движения, т.е. числом автомобилей на единицу длины полосы движения, q, авт./км; скоростью движения, v, км/ч:

Графическое изображение этой зависимости называют основной диаграммой транспортного полотна. Она обладает рядом свойств, которые широко используются при организации и регулировании движения.

Различают теоретическую максимальную и практическую пропускную способность.

Теоретическая максимальная пропускная способность P_max - это пропускная способность для эталонного горизонтального участка дороги, определяемая расчетом по формулам динамической теории движения транспортных потоков для идеализированного колонного движения однотипных легковых автомобилей.

В основу расчёта теоретической пропускной способности положены уравнения:

или ,

где v - скорость движения, км/ч; L - динамический габарит автомобиля, м; t - временной интервал между проходами автомобилей, с.

Следует иметь в виду, что в динамический габарит входит расстояние между автомобилями и длина самого автомобиля:

,

где l_p - путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, м; S_T - тормозной путь, м; l_a - длина автомобиля, м; l_o - интервал безопасности до впереди следующего автомобиля, м.

После подстановки этих значений в формулу получим

.

Однако эти уравнения не учитывают наиболее вероятную схему движения автомобилей в пачках или в колонне. С учётом этого расчётная формула теоретической пропускной способности имеет вид

;

где v - оптимальная скорость движения, м/с; l_б - расстояние безопасности между автомобилями в пачке или колонне, м.

Расстояние безопасности l_б определяют по формуле

где - замедление первого автомобиля при аварийном торможении, м/с²; - замедление второго автомобиля при нормальном торможении, м/с²; t_r - время реакции водителя автомобиля, с.

Многочисленными исследованиями установлено, что оптимальная скорость транспортного потока, соответствующая максимальной пропускной способности, колеблется от 40…60 км/ч.

Практическая пропускная способность Р - это наибольшее число автомобилей, которое может быть пропущено участком дороги в реальных дорожных и погодно-климатических условиях. Для вычисления практической пропускной способности В.В. Сильянов предложил формулу

,

где В - итоговый коэффициент снижения пропускной способности, вычисляется как произведение 15 частных коэффициентов, учитывающих различные параметры и характеристики дорожных условий, В = 0,3…1,0.

При увеличении плотности транспортного потока возрастают взаимные помехи между автомобилями, скорость движения уменьшается, уменьшается и пропускная способность. Абсолютная пропускная способность полосы движения при интервалах между автомобилями t = 1 сек может достигать 3600 авт. /час. Однако её реализация практически невозможна.

Поэтому для реальных условий исходят из следующих значений пропускной способности:

для двухполосных дорог - 2000 авт./ч в обоих направлениях;

для трёхполосных - 4000 авт./ч в обоих направлениях;

для многополосных автомагистралей 1250 авт./ч - для крайней правой полосы, 1800 авт./ч - для крайней левой полосы и 1500-1700 авт./ч - для средних полос движения.

Пропускная способность наиболее заметно снижается в неблагоприятные для движения осенне-весенний и зимний периоды года, особенно в периоды действия неблагоприятных погодно-климатических факторов: во время дождей, снегопадов, гололеда, тумана и др.

В этих условиях чаще всего происходят заторы на участках дорог с высокой интенсивностью движения, когда требуемые по безопасности движения интервалы между автомобилями существенно превышают оптимальные по пропускной способности.

Установлено весьма важное положение: связность транспортного потока не является величиной постоянной. Она существенно изменяется в зависимости от состояния покрытия и условий погоды.

На сухом шероховатом покрытии взаимное влияние автомобилей начинает ощущаться при интервалах t менее 10 с, то есть при интенсивности более

360 авт. /час, на мокром шероховатом покрытии - при интервалах менее 11 с, а на снежном накате взаимное влияние заметно при интервалах меньше 15 с, т. е.

при интенсивности более 240 авт. /час, а при гололёде уже при интервалах менее 20 с, т. е. при интенсивности более 180 авт. /час (рис. 8.9). Соответственно изменяется скорость движения и пропускная способность (рис. 8.10).

Рис. 8.9. Зависимость размеров часто повторяющихся интервалов

t автомобилей от скорости v и состояния покрытия:

1, 2 – шероховатое сухое и мокрое соответственно; 3 – частичный гололед;

4 – снежный накат; 5 – гололед; 6 – сырая грязь

Рис. 8.10. Зависимость пропускной способности N от скорости v

при разных состояниях покрытия:

1, 2 - шероховатое сухое и мокрое соответственно; 3 - частичный гололед;

4 - снежный накат; 5 - гололед;

Поэтому пропускную способность Р_сез, авт./ч, необходимо определять для осенне-весеннего и зимнего периодов года по формуле

,

где - коэффициент, учитывающий движение по встречной полосе, а для многополосных дорог - по соседней полосе (для двухполосных дорог принимают = 0,7…0,9, а для многополосных = 0,8…0,9);

- коэффициент, зависящий от дорожных и метеорологических условий; - средняя скорость свободного движения автомобилей в реальных дорожных и метеорологических условиях, км/ч; q_max - максимальная плотность потока, авт./км, q_max = 85-90 авт./км.

При скорости более 55 км/ч пропускную способность не рассчитывают, а принимают без расчета.

Значения коэффициента вычисляют по формуле

,

Уровень загрузки в расчётный период года определяется как отношение:

,

где - интенсивность движения в расчётный период года, приведённая к легковому автомобилю, авт./ч; п - число полос движения;

или ,

где - сезонная интенсивность движения в реальных автомобилях, авт./ч; , , …, - число автомобилей различных типов в составе интенсивности движения, авт./ч;

, , …, - коэффициенты приведения различных автомобилей к расчётному легковому принимают в соответствии со СНиП 2.05.02-85.

Таблица 8.8. Осредненные значения коэффициентов