301-000635

перевозок, а также аварийность. Каждый уровень характеризуется значением коэффициентов загрузки, скорости и насыщением движением.

С целью установления границ удобства движения были проведены экспериментальные исследования с применением ходовой лаборатории, аэрофотосъемки.

При построении зависимости «скорость-интенсивность» (коэффициент загрузки) была получена кривая, имеющая три характерные точки изменения кривизны (рис. 4.1). Это указывает на то, что при коэффициентах загрузки, соответствующих точкам перегиба, меняется качественное состояние потока автомобилей.

Перегиб кривой «скорость - степень загрузки» становится всё более резким по мере ухудшения дорожных условий и возрастания неоднородности потока автомобилей.

На существование различных состояний потока автомобилей указывают также зависимость «скорость-плотность» (рис 4.2.). На этой кривой также может быть отмечен ряд характерных перегибов, хотя часто эту зависимость изображают в виде прямой. На существование нескольких состояний транспортного потока указывает также изменение вида и количества дорожнотранспортных происшествий, а также форма кривых распределения скоростей движения потока автомобилей (рис. 4,3)

41

О различном состоянии транспортного потока свидетельствуют эмоциональные изменения напряженности водителей (рис. 2.15).

Приведенные выше зависимости (рис. 4.3, рис. 2.15) указывают на существование четырех наиболее характерных состояний потока автомобилей, которые назовем четырьмя уровнями удобства движения (А), (Б), (В), (Г).

Уровень удобства А. Исходя из приведенных выше зависимостей, этот уровень характеризуется: коэффициентом загрузки (Z=0,2), коэффициентом скорости (C≥0,9), коэффициентом насыщенности (p<0,1). Обгоны практически отсутствуют, автомобили не взаимодействую с собой. Водитель может удерживать желаемую скорость движения. Снижение средних скоростей незначительно (рис. 4.1.). Эмоциональная напряженность низкая (рис. 4.1). Водитель и пассажиры не испытывают неудобства при движении. Поездка комфортабельна. Поток при этом уровне назовем свободным.

Уровень удобства Б. При этом уровне (Z=0,2-0,45), (С=0,8-0,9), (p=0,1- 0,3). В потоке непрерывно возрастет число быстродвижущихся автомобилей, которые совершают обгоны или вынуждены двигаться в пачках замедленно движущимся транспортом. Наблюдается резкое падение средних скоростей движения. Опыты с применением ходовой лаборатории показали, что обгоны не возможны при (Z=0,45). Это можно считать верхней границей уровня удобства движения (Б). Эмоциональная напряженность водителей быстро возрастает по мере загрузки движением (рис. 2.15.) и приближается к наибольшему значению. Плотность маневров наибольшая. При этом уровне водители испытывают снижении комфортабельности поездки из-за необходимости совершения маневров обгона или объезда. Такой поток машин очень устойчив.

Уровень удобства В. При этом уровне удобства (Z=0,45-0,7), (С=0,56-0,7), (p = 0,3-0,7). Характерным является дальнейшее снижение скоростей движения (рис. 4.1). Эмоциональная напряженность водителей достигает наибольшего уровня (рис. 2.15). Водитель испытывает неудобства из-за невозможности обгона медленно движущихся автомобилей и необходимости внимательно следить за впереди идущим автомобилем. Комфортабельность поездки резко снижается. Поток состоит из отдельных больших групп и машин. Такой поток – неустойчивый.

42

Обозначения: z – коэффициент загрузки движением с- коэффициент скорости р – коэффициент насыщения движением

Таблица 2.10

Распределение интенсивности движения в течение суток в течение суток каждого уровня удобства движения на дорогах разных категорий

Уровень удобства Г. При этом уровне Z=0,7-0,1., С=0,56-0,40 , p=0,7-1. Движение происходит с остановками вследствие состояния потока, близкого к затору. Эмоциональная напряженность водителя снижается из-за снижения скоростей и движения с постоянными низкими скоростями. Скорости всех машин близки между собой, среднее отклонение скоростей небольшое. Водитель и пассажиры испытывают наибольшее неудобство от поездки. Движение происходит с низкими скоростями в колонном режиме. Такой поток – насыщенный.

В таблице 2.9 приведены характеристики всех уровней удобства. Анализ распределения интенсивности движения в течение суток показывает различные вероятности существования в течение суток каждого уровня удобства движения на дорогах разных категорий (таблица 2.10).

Описанные состояния потока машин складываются в результате изменения не только интенсивности, но и дорожных условий, а также вследствие применения средств организации движения. Задача инженера – проектировщика автомобильных дорог и инженера дорожного движения – создать на дороге уро-

43

вень удобства, обеспечивающий наилучшее и наиболее экономичные условия движения.

2.4.2. Режим движения потоков автомобилей на горизонтальных участках дорог

На горизонтальных участках основное влияние на режим движения оказывают интенсивность, состав и плотность движения.

Наблюдения за скоростями движения машин в целях установления характера зависимости скорости по интенсивности и состава движения позволяет на прямых горизонтальных участках, имеющих хорошую ровность, с тем, чтобы исключить влияние геометрических элементов дороги.

При обработке данных наблюдений методами математической статистики для определения скоростей движения при каждом значении интенсивности было отмечено, что кривые распределения скоростей движения при высоких интенсивностях имеют колоссальное разное очертание (рис 2.16.а), причем значения наиболее часто встречающихся скоростей незначительно отличается друг от друга. При малых интенсивностях движения кривые распределения имеют две и даже три движения (4.5.а.). построение кумулятивных кривых (2.16.б) позволило оценить, с какими скоростями движутся определенные группы машин. Значение скоростей 95% обеспеченности при интенсивности N=400 авт/ч составили 56 км/ч при N=400 авт/ч (на 10% меньше медленно движущихся машин по сравнению с предыдущим примером) – 60 км/ч, при N=200 авт/ч – 75 км/ч. Значения скоростей 85% обеспеченности соответственно, составили 50, 52, 63 км/ч. Значение скоростей 50% обеспеченности – 40, 43, 50 км/ч. Значение скоростей 15% обеспеченности – 30,33,40 км/ч.

При плотных потоках данные наблюдений соответствовали кривой нормального распределения (рис 2.16.а), согласно которой

где рi – теоретическое значение частот,

рif – фактическая частота появления значений скоростей в заданном интер-

вале

б – среднеквадратическое отклонение значений скоростей, км/ч V – средняя скорость движения всего потока, км/ч

Vi – скорость i-того машины, км/ч

Кривые распределения скоростей при мало интенсивности движения, когда медленные и быстрые автомобили практически не оказывают влияния друг на друга и водители свободны в выборе скорости движения, могут иметь одну, две или даже три вершины.

44

Рис. 2.15 Зависимость кожно-гальванической реакции от степени загрузки

Рис. 2.16. Общий вид кривых распределения (а) и кумулятивных кривых (б).

1 – (N=400 авт./ час); 2 – (N=400 авт./

час, на 10% меньше грузовых автомо-

билей; 3 – (N=150 авт./ час)

Такие кривые обычно называют многовершинными. В качестве примера детально рассмотрим двухмодельную кривую распределения. Эту кривую можно рассматривать как состоящую из двух кривых нормального распределения (рис. 4.6): одна - для медленно движущихся машин (кривая 1) и другая – для быстродвижущейся части потока (кривая 2). Суммирование этих двух кривых дает кривую распределения всего потока, которая и получается при обработке результатов наблюдений. С увеличением интенсивности движения кривая 2 истекает, так как происходит выравнивание скоростей быстро и медленно движущихся машин (рис. 4.6, кривая 2). Поэтому при высоких интенсивностях движения кривая распределения становится одновершинной. При наличии в потоке значительной группы медленно движущихся получаются трехвершинные кривые распределения (рис. 4.6). Такие кривые распределения скоростей движения наблюдаются при низкой интенсивности движения и особенно ха-

45

рактерны для участков дорог, где наблюдается большая разница в скоростях движения различных машин.

При низкой интенсивности движения (менее 300авт/час) нормальная кривая распределения скоростей отдельных групп свободно движущихся машин, правильно будет предположить о существовании какой то суммарной кривой распределения. Для описания такой кривой можно применить распределение смеси. Таким образом, распределение скоростей движения всего потока будет смесью нормальных кривых распределения скоростей движения отдельных групп машин, движущихся в общем потоке. Применением правило получения функции распределения смеси, получаем формулу:

где все р – фактические частоты появления значений скоростей в каждой группе машин (тяжелые, средние, легковые)

Все б – среднеквадратические отклонения значений скоростей тяжелых, средних и легковых машин, км/ч

Все V – средние скорости движения каждой группы машин, км/ч Vi – скорость i-того автомобиля, км/ч

На рисунке 4.7 приведено среднее фактическое распределение с помощью формул (2.15.) и (2.16.). Как видно из рисунка 4.7 наименьшее отклонение теоретических значений частот от фактических значений наблюдается при использовании формулы 4.3. Общий вид кривой распределения скоростей при малых интенсивностях движения зависит от состава транспортного потока на дороге. При высоких интенсивностях движения состав сказывается в основном на положении вершины кривой. При наличии в потоке большого процента тяжелых машин вершина кривой смещается влево. Преобладание в потоке машин с высокими динамическими качествами приводит к смещению вправо. На рисунке 4.8 показаны кривые распределения скоростей при суммарной интенсивности движения 400 авт./час. Увеличение в потоке количества медленно движущихся машин на 10% приводит к уменьшению модального значения скорости на 6.0 км/ч.

С целью установления закономерности снижения скорости при увеличение интенсивности движения построим график «скорость – интенсивность», имеющий криволинейный характер (рис 4.9.). Точки перегиба этой кривой соответствуют границам различного состояния потока машин. Путем обработки данных наблюдений методом наименьших квадратов с достаточной точностью для практических расчетов эта кривая может быть приближена прямой линией, удовлетворяющей зависимости

V=59,0 – 0,015N

При 50<N<600авт/час

46

Первый член этого уравнения показывает скорость движения одиночных машин при отсутствии помех со стороны других машин и зависит от динамических качеств машины.

Скорости легковых машин снижаются с ростом интенсивности быстрее, чем скорости грузовых. Зависимость средних скоростей легковых машин от интенсивности движения выражается уравнением:

V=78,0 – 0,0385N.

Для грузовых автомобилей аналогичная зависимость имеет вид

V = 54,2 – 0,0122N

Более интенсивное снижение скоростей легковых автомобилей по сравнению со скоростями грузовых связано с большим различием в динамических качествах этих типов автомобилей. Снижение скоростей грузовых автомобилей в основном объясняется влиянием медленно движущихся автомобилей и невозможностью их обгона. При интенсивности движения в двух направлениях более 700авт/час разница в скоростях легковых и грузовых автомобилей составляет менее 10,0 км/ч.

47

Наблюдения показали, что с увеличением интенсивности скорости движения движущихся друг за другом автомобилей сближаются. На рисунке 4.10 показано изменение разности скоростей движущихся друг за другом автомобилей в зависимости от интенсивности. При свободных условиях движения разница в скоростях составляет 20 – 15 км/ч, уменьшаясь до 5 км/ч при интенсивности 900 авт/час в обоих направлениях.

Степень стеснения условий движений может быть охарактеризована величиной отклонения значения скорости отдельного автомобиля от средней скорости потока. Установлено, что зависимость среднеквадратического отклонения скоростей б от суммарной интенсивности движения (в потоке 25% легковых автомобилей) для дорог с двумя полосами движения в условиях СССР можно

Наблюдения за скоростями движения, проведенные при различных интенсивностях и составах движения, показали значительное влияние состава на величину скорости.

Наблюдения за средними скоростями движения были проведены при 5% и

Наблюдения, проведенные в Венгрии, показывают существование следующего уравнения связи между скоростью и интенсивностью при 50% легко-

Характерно, что с уменьшением числа легковых автомобилей в потоке происходит резкое изменение наклона корреляционной прямой. Это объясняется невозможностью свободного маневрирования легковых автомобилей с увеличением числа грузовых автомобилей, имеющих более низкие динамические качества.

Для скоростей движения грузовых автомобилей были получены следующие зависимости:

48

В этом случае наблюдается незначительное изменение наклона корреляционной прямой при различном составе потока. Это указывает на то, что количество легковых автомобилей в потоке незначительно влияет на скорости движения грузовых автомобилей; основное влияние оказывает число медленно движущихся машин.

Так же были получены корреляционные уравнения связи между среднеквадратическим отклонением и интенсивностью движения при различном составе движения.

В практических расчетах большое значение имеет возможность перехода от скоростей движения при одном составе движения к величинам скоростей при другом составе движения.

На основе зависимостей были получены графики изменения коэффициентов при интенсивности движения и скоростях свободного движения в уравнении (4.6) при различном составе транспортного потока (рис.4.11)

49

С помощью этих графиков, зная число легковых автомобилей в потоке, можно определить коэффициент при интенсивности и величину скорости свободного движения. Этим самым можно количественно оценить снижение скоростей движения с изменением состава потока. Это позволяет экстраполировать результаты наблюдений на дорогах с двумя полосами движения, проведенных в настоящее время, на будущий состав движения на дорогах СССР.

В результате наблюдений, проведенных А.А. Белятинским на дорогах с тремя полосами движения, установлена связь между средними мгновенными

При 650<N<1500 авт/час,

Где V –средняя мгновенная скорость, км/ч; N – интенсивность движения в

Эти уравнения справедливы при интенсивностях движения от 200 до 700авт/час.

На основе описанных выше результатов измерения скоростей были получены следующие уравнения для расчета средних скоростей на горизонтальных, прямолинейных участках с учетом суммарной интенсивности движения N и

Уравнения (4.28-4.32) применимы при 50 <N<800 авт/ч. Большое влияние на скорость движения оказывает плотность, являющаяся важнейшей характеристикой транспортного потока. Пол плотностью движения потока автомоби-

50