18.6. Пропускная способность развязок в разных уровнях и оценка безопасности движения

Одним из важнейших критериев, предопределяющих выбор того или иного типа пересечения в разных уровнях, является пропускная способность транспортного узла. Под пропускной способностью пересечения понимают максимально возможное количество автомобилей, поступающее на транспортный узел и выходящее за его пределы по всем направлениям в единицу времени. Пропускная способность развязок в целом определяется пропускной способностью их отдельных участков и элементов. Основными лимитирующими участками являются: участки слияния транспортных потоков при въезде с соединительных рамп на основные полосы движения; участки совмещенного транзитного и левоповоротного движения перед выездом на рампу и левоповоротного после выезда с рампы в зоне путепровода на пересечениях типа «клеверный лист»; участки автомагистралей за примыканием правоповоротных рамп; участки выхода с основных полос на правоповоротные рампы.

Наиболее узкими местами развязок движения в разных уровнях являются участки выезда с рамп на основные полосы пересекающихся автомагистралей, которые во многом определяют не только пропускную способность пересечения, но и уровни удобства и безопасность движения. При интенсивности по правой внешней полосе автомагистрали, близкой к максимальной пропускной способности, условия движения на съезде резко осложняются, возникают очереди автомобилей, создающие заторы на дороге.

Выезд на основную полосу движения может происходить при четырех режимах движения транспортных потоков: вливание с ходу (уровень удобства А); вливание с притормаживанием (уровень удобства Б); вливание автомобилей отдельными пачками с задержками на ожидание (уровень удобства В); вливание автомобилей в условиях образования очередей и заторов на съезде (уровень удобства Г).

По данным наблюдений А.П. Шевякова, значения пропускной способности въездов для среднестатистического состава движения, характерного для дорог России, представлены в табл. 18.2.

Таблица 18.2.

Пропускная способность въездов развязок движения

Уровень удобства	Интенсивность движения по правой полосе главной дороги, авт./ч	Пропускная способность въезда, авт./ч
		при наличии переходно-скоростной полосы	без переходно-скоростной полосы
А	100	300	850
	300	330	625
Б	500	790	500
	700	740	425
В	900	700	325
Г	1000	610	220

Для оценки характеристик движения на транспортных пересечениях при различном распределении интенсивностей по направлениям д-р техн. наук В.В. Сильянов использовал метод математического компьютерного моделирования транспортных потоков, в основе которого лежат характерные расчетные схемы слияния транспортных потоков. Задаваясь различной плановой конфигурацией съездов, различными параметрами переходно-скоростных полос, можно всесторонне оценить их влияние на условия движения транспортных потоков на участках съездов.

При оценке пропускной способности всего пересечения в целом решают экстремальную задачу линейного программирования. При этом функцию цели представляют в следующем виде (рис. 18.15):

Рис. 18.15. Схема к расчету пропускной способности пересечений в разных уровнях (на примере неверного листа)

P = N₁ + N₂ +... + N₁₂ =>max (18.1)

при выполнении следующих ограничений:

N₃ £ Р₁; N₂ + N₃ + N₆ £ Р₅; N₇ £ Р₉;

N₆ £ Р₂; N₈ + N₉ + N₁₂ £ Р₆; N₁₀ £ Р₁₀;

N₉ £ Р₃; N₁ £ Р₇; N₈ + N₄ + N₁₂ £ Р₁₁;

N₁₂ £ Р₄; N₄ £ Р₈; N₁ + N₅ + N₆ £ Р₁₃; N₇ + N₁₁ £ Р₁₄;

N₁ + N₂ + N₃ £ Р₁₅; N₄ + N₅ + N₆ £ Р₁₈;

N₇ + N₈ + N₉ £ Р₁₆; N₃ + N₁₁ £ Р₁₉;

N₁₀ + N₁₁ + N₁₂ £ Р₁₇; N₉ + N₅ £ Р₂₀; где

P - пропускная способность пересечения в целом, авт./ч;

N₁,..., N₁₂ - интенсивности движения по соответствующим направлениям, авт./ч;

Р₁, ..., Р₂₀ - пропускные способности соответствующих элементов пересечения, авт./ч.

Задача расчета пропускной способности развязки движения в разных уровнях сводится к отысканию максимума функции (18.1) в рамках перечисленных ограничений на основе решения задачи линейного программирования (симплекс-метод). Пропускную способность при этом вычисляют для многих вариантов планировки развязки и вариантов конструктивных решений отдельных ее элементов.

Одним из важнейших показателей, предопределяющих выбор той или иной схемы развязок в разных уровнях (например, полной и неполной), является безопасность движения на транспортном пересечении;

Основными факторами, влияющими на безопасность движения на пересечениях как в одном, так и в разных уровнях, являются:

интенсивность движения на пересекающихся направлениях. Это один из главных факторов, определяющих вероятность появления аварийной ситуации на пересечении. При этом аварийность оказывается тем более высокой, чем больше суммарная интенсивность движения на пересекающихся направлениях;

состав движения. Чем более неоднороден по составу транспортный поток, тем больше аварийность на транспортном пересечении;

углы пересечения дорог, создающие различные условия для разных направлений движения на пересечении, определяя одно наиболее опасное направление движения;

планировочное решение пересечений. Значения радиусов закруглений лево- и правоповоротного движения, наличие или отсутствие переходно-скоростных полос в значительной степени влияют на условия и безопасность движения на пересечении;

количество и тип конфликтных точек. В общем случае на пересечении в одном уровне можно выделить 32 конфликтных точки (рис. 18.16): 8 конфликтных точек разделения потоков (1), 8 точек слияния (2) и 16 конфликтных точек пересечения транспортных потоков (3). Из них наиболее опасными являются конфликтные точки пересечения (3), меньшей степенью опасности характеризуются точки разделения потоков (1) и наименьшей опасностью создания аварийных ситуаций характеризуются точки слияния (2).

Рис. 18.16. Схема расположения конфликтных точек на пересечении в одном уровне: 1 - точки разветвления; 2 - точки слияния; 3 - точки пересечения;

Строительство пересечения в разных уровнях, например, по типу полного «клеверного листа» сразу же исключает 16 наиболее опасных конфликтных точек (3), резко снижая вероятность возникновения аварийных ситуаций на пересечении. С другой стороны, строительство неполной транспортной развязки, допускающей пересечения транспортных потоков в одном уровне на второстепенных направлениях, приводит к появлению конфликтных точек пересечения (3).

Общее количество дорожно-транспортных происшествий на транспортное пересечение за один год может быть оценено по формуле д-ра техн. наук Е.М. Лобанова:

где (18.2)

п - число конфликтных точек;

К_i - относительная аварийность (количество дорожно-транспортных происшествий на 10 млн. прошедших автомобилей) в i-й конфликтной точке транспортной развязки в разных уровнях, определяемая по табл. 18.4), а на второстепенных направлениях неполных транспортных развязок - по табл. 18.3;

М_i, N_i - интенсивности движения взаимодействующих в i-й конфликтной точке транспортных потоков, авт./сут;

К_г - коэффициент годовой неравномерности движения:

Месяцы года........	I	II	III	IV	V	VI
Кг.........................	0,025	0,03	0,045	0,07	0,10	0,15
Месяцы года.........	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Кг..........................	0,165	0,14	0,12	0,10	0,035	0,02

Для вновь проектируемых дорог для заданных размеров среднегодовой среднесуточной интенсивности движения принимают К_г = 0,0834.

Степень опасности различных типов развязок движения в разных уровнях оценивают по формуле:

где

G - количество дорожно-транспортных происшествий на пересечении данного типа за год, определяемое по формуле (18.2);

М - суммарная интенсивность движения автомобилей по главной дороге, авт./сут;

N - то же, для второстепенной дороги, авт./сут.

Таблица 18.3.

Относительная аварийность в конфликтных точках на второстепенных направлениях неполных транспортных развязок

Взаимодействие потоков	Необорудованное пересечение	Канализированное пересечение
	Относительная аварийность
Разделение двух потоков	0,0015	0,0010
Пересечение двух левоповоротных потоков	0,0020	0,0005
Слияние двух поворачивающих потоков	0,0025	0.0012

Для вновь проектируемых дорог выбирают такой тип пересечения в разных уровнях и предусматривают такие планировочные и конструктивные решения его элементов, при которых значение К будет меньше или равно 5, т.е. число дорожно-транспортных происшествий на транспортном узле не должно превышать 5 на 10 млн. прошедших автомобилей.

Таблица 18.4.

Относительная аварийность в конфликтных точках развязок движения

Тип съезда	Направление движения	Характеристика съезда	Относительная аварийность
			Переходно-скоростные полосы отсутствуют	Переходно-скоростные полосы имеются
Левоповоротные съезды пресечений типа "клеверный лист"		R=30-45 м. Преходная кривая*.	0,00065	0,00035
		R=45-60 м. Преходная кривая*.	0,0003	0,0002
		R более 60 м. Преходная кривая*.	0,0002	0,0001
		R=30-45 м. Преходная кривая*.	0,0019	0,0001
		R=45-60 м. Преходная кривая рассчитана на постоянную скорость.	0,0009	0,0001
		Съезд на спуске.
		R более 60 м Преходная кривая ПЕРС***. Съезд на спуске.	0,0006**	0,0005**
Правоповоротные и полупрямые левоповоротные съезды		R=45-60 м. Преходная кривая*. R более 60 м. Преходная кривая*.	0,00025 0,0002	0,00015 0,0001
		R=45-60 м. Преходная кривая рассчитана на постоянную скорость.	0,0005	0,0003
		R=60-120 м. Преходная кривая ПЕРС***.	0,00035	0,0002
		R более 120 м. Преходная кривая рассчитана на постоянную скорость.	0,00025	0,00015
Полупрямые левоповоротные съезды		Разделение двух второстепенных поворачивающих потоков в процессе движения по съезду	0,0002	0,00015
		Слияние двух второстепенных поворачивающих потоков в процессе движения по съезду	0,00015	0,0001

* При отсутствии переходной кривой относительная аварийность принимается в 1,5 раза большей.

** Для съездов с R=45-60 м, рассчитанных на постоянную скорость, но расположенных на подъеме, берется это же значение относительной аварийности.

*** ПЕРС - переходная кривая, рассчитанная на переменную скорость движения.