АНАЛИЗ ОПЫТА ПРИМЕНЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ПЕРЕСЕЧЕНИЙ В СРАВНЕНИИ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ПЕРЕКРЕСТКАМИ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ТРАНСПОРТ

УДК 625.739.4

С. В. Витолин

Анализ опыта применения кольцевых пересечений в сравнении с регулируемыми перекрестками

Поступила 23.04.2019

Рецензирование 06.05.2019 Принята к печати 16.05.2019

При исследовании необходимости замены в г. Волгограде и г. Волжском регулируемых перекрестков на кольцевые пересечения (согласно современным российским рекомендациям) возникли вопросы, связанные с использованием последних при перегрузках на улично-дорожной сети. В основе данной работы лежат анализ российской и европейской технической литературы, наблюдения на регулируемых перекрестках, а также результаты моделирования на кольцевых пересечениях и регулируемых перекрестках. Рассматриваемые типы пересечений автомобильных дорог сравнивались по пропускной способности, средним задержкам, экономической эффективности, затратам из-за дорожно-транспортных происшествий.

Установлено, что качество дорожного движения на кольцевых пересечениях при транспортных и пешеходных перегрузках низкое. В Германии, в отличие от России, при выборе типа пересечения автомобильных дорог оценивают не только интенсивность дорожного движения, уровень аварийности, но и градостроительную ситуацию и сетевую функцию дороги. Кольцевое пересечение эффективнее регулируемого перекрестка, если интенсивность дорожного движения менее 2 500 авт./ч (при этом большая доля левоповоротного потока) и интенсивность движения пешеходов менее 400 чел./ч, а образующиеся очереди не приводят к сетевым заторам.

Для повышения пропускной способности на кольцевых пересечениях применяют дополнительные пра-воповоротные полосы (Bypass), а также светофорное регулирование с возможностью обеспечения приоритета общественного транспорта и порционного пропуска автомобилей на перегруженные участки дорог. Стандартным инструментом оценки эффективности применения сложных транспортных узлов в условиях перегрузок должно быть микромоделирование. Актуальным вопросом для крупных российских городов является исследование возможности регулирования и организации транспортных потоков в условиях перегрузок как на кольцевых пересечениях, так и на регулируемых перекрестках.

Ключевые слова: регулируемый перекресток, кольцевое пересечение, пропускная способность, задержки автомобилей, перегрузка на улично-дорожной сети.

При разработке комплексных схем организации дорожного движения (КСОДД) г. Волгограда и г. Волжского в 2018 г. возникли вопросы, связанные с использованием кольцевых пересечений вместо регулируемых перекрестков (РП). Результаты применения в Европе кольцевых пересечений и светофорного регулирования могут быть полезны для российских градостроителей, проектировщиков и лиц, принимающих решения о выборе типа пересечения автомобильных дорог, при оценке качества, безопасности дорожного движения и экономической эффективности.

В отечественных рекомендациях [1] кольцевые пересечения рекомендуется устраивать при входящей интенсивности дорожного движения 100-2 500 прив. ед./ч, РП - при 4004 000 прив. ед./ч.

Наиболее проблемными, по нашему мнению, являются вопросы применения кольцевых пересечений со сложной (нестандартной)

планировкой (например, турбокольца, рис. 1), поскольку опыт их использования меньше, чем стандартных колец.

В рекомендациях [2] пропускная способность турбоколец оценивается в 2 8005 500 ед./ч. Очевидно, что пешеходное и велосипедное движение на кольце способно существенно снижать пропускную способность автомобильного транспорта. Если на РП выделяются фазы для движения пешеходов и автомобилей, то на кольце на пешеходных переходах водители обязаны всегда пропускать пешеходов. Что касается опыта организации дорожного движения велосипедистов, то он в России относительно мало накоплен.

Цель настоящей статьи - на основе анализа европейских источников, посвященных оценке пропускной способности, задержек, уровня безопасности, экономических затрат и выгод, дать рекомендации по применению кольцевых пересечений и светофорного регулирования.

Опыт применения и исследования кольцевых пересечений в Германии может быть полезным для российских дорожно-транспортных условий. На рис. 2 показано сравнение относительных затрат из-за дорожно-транспортных происшествий (ДТП) в Германии для разных типов пересечений автомобильных дорог вне населенных пунктов и различных методов регулирования на них [3].

Как показывают данные на рис. 2, максимальные затраты из-за ДТП приходятся на нерегулируемые и регулируемые перекрестки. При введении дополнительной фазы регулирования на Т-образном РП затраты из-за ДТП

становятся равными затратам из-за ДТП на кольцевых пересечениях.

В работе [4] отмечено, что затраты на строительство и эксплуатация РП ориентировочно соответствуют затратам на эксплуатацию при строительстве кольцевого пересечения в течение 100 лет (табл. 1). Насколько экономически эффективно применение кольцевых пересечений для дорожно-транспортных и эксплуатационных условий России, остается неисследованным вопросом.

При одинаковой требуемой площади РП пропускает больше транспортных средств, чем кольцевое пересечение (рис. 3) [5].

ч:

га

80

60

£ Я 40

га и

Р- о

£ о

Я °20

66 66

~34~

-35-

27 27

ш

12 г^п 11—1<Г

1Т

+ Нг Нп 4 + -1ь 4* + + ^ Н Н. Н» Т

Пересечения

Примыкания

О Цены 2000 г.

—|— пересечение дорог в одном уровне

—| примыкание дороги в одном уровне +

Рис. 2. Потери от ДТП для различных типов пересечений дорог в Германии [3]

кольцевое пересечение дорог неполная развязка в разных уровнях

развязка в разных уровнях

9. двухфазное регулирование на перекрестке

Л Л трех- и более фазное регулирование ^ на перекрестке

У] контроль скоростного режима

Таблица 1

Сравнение затрат на кольцевое пересечение и РП в Германии, тыс. евро

Затраты Регулируемый перекресток Кольцевое пересечение

Капитальные 50 250

Расходы на содержание в год 2 Не определено

Исследование [3] показало, что значение пропускной способности РП при двухполосных подходах составляет около 3 300 авт./ч, при трехполосных - 6 000 авт./ч. Если бы повороты направо осуществлялись беспрепятственно при наличии конструктивно выделенных островков безопасности, то общая пропускная способность РП повышалась бы почти до 7 000 авт./ч. В Германии чаще, чем в России, на подходах к перекрестку устраивают уширения проезжей части для поворачивающих автомобилей, а выходы с РП по ширине соответствуют необходимому количеству полос для потока, движущегося в прямом направлении. В связи с этим результаты моделирования [3], полученные при определении общей пропускной способности РП, не в полной мере соответствуют российским дорожно-транспортным условиям. К тому же, как показали наблюдения на немецких и российских РП, со стоп-линии перед светофором в Германии автомобили разъезжаются быстрее, чем в России [6], а значения пропускной способности в России ниже, чем в Германии (ориентировочно на 10 % для потока, движущегося в прямом направлении). В рамках нашего исследования [6] было установлено, что при 14 полосах движения и трехфазном регулировании на РП в г. Волгограде пропускная способность достигала 6 791 прив. ед./ч (доля поворачивающих налево составляла около 20 %).

При достаточной площади и необходимости пропуска интенсивных транспортных потоков устраивают большие кольцевые пересечения со светофорным регулированием (рис. 4). Суммарная суточная интенсивность дорожного движения на таком кольцевом пересечении может достигать 40 000-60 000 авт. [7].

На рис. 5 представлена зависимость пропускной способности кольцевого пересечения и РП с двухполосными подходами от средних задержек [8]. Сравнение проводится на примере распределения долей интенсивностей дорожного движения (число автомобилей, движущихся по главной дороге, - 60 %, по второстепенной - 40 %, поворачивающих налево - 20 %, направо - 10 %). Кольцевое пересечение при заданных дорожно-транспортных параметрах имеет преимущество при общей интенсивности дорожного движения до 4 000 авт./ч.

На рис. 6 показано, что кольцевое пересечение имеет преимущество перед РП по средним задержкам при общей интенсивности дорожного движения до 2 500 авт./ч [9].

На рис. 7 сравниваются зависимости общей интенсивности движения от средних задержек на кольцевом пересечении. Так, согласно европейским методикам резкий рост средних задержек происходит при интенсивности движения от 2 500 до 3 000 авт./ч [10].

Рис. 3. Области применения пересечений в одном уровне [5]

Рис. 4. Большое кольцевое пересечение со светофорами

Рис. 5. Сравнение транспортных задержек на кольцевом пересечении и РП при различном уровне загрузки двухполосных подходов

Рис. 6. Сравнение средних задержек на РП и малом кольцевом пересечении в зависимости от общей интенсивности дорожного движения на пересечении [9]

Средняя задержка, с/авт.

ЁТН Lausanne

Deutschland

SN 640 024

h Frankreich

// England

О 500 1000 1500 2000 2500 3000 35«

Общая интенсивность движения, авт./ч

Рис. 7. Зависимости средних задержек от общей интенсивности дорожного движения, рассчитанные различными методами [10]

600 800 1000 1200 1400

Пешеходов в час

Рис. 8. Зависимость средней задержки автомобилей от интенсивности движения пешеходов [10]

Очевидно, что движение пешеходов на кольцевом пересечении способно существенно повышать средние задержки транспорта (рис. 8) [10].

Согласно опыту Швейцарии при интенсивности движения пешеходов свыше 400 чел./ч высокозагруженные кольцевые пересечения функционируют неэффективно.

В Германии, в отличие от России [1, 11], при выборе типа пересечения автомобильных дорог оценивают не только интенсивность движения и уровень аварийности (рис. 9), но и целевую функцию, категорию и количество полос на пересекающихся дорогах (табл. 2) [12].

Если в периоды невысокой интенсивности кольцевые пересечения хорошо функционируют, то в пиковые периоды возможны пере-

грузки подходов. В такие периоды в Швейцарии, например, применяются кольцевые пересечения со светофорным регулированием (рис. 10), причем на кольцевых пересечениях с помощью светофорного регулирования и выделенных полос обеспечивают приоритет общественного транспорта (рис. 11) [10].

В случае высокой интенсивности дорожного движения поворачивающих направо автомобилей на кольцевом пересечении для повышения пропускной способности устраивают дополнительные правоповоротные полосы - Bypass (рис. 12). При этом Bypass должна быть конструктивно отделена от кольца, чтобы не возникало конфликтных ситуаций на кольцевом пересечении.

Интенсивность дорожного движения Аварийность Сетевая функция дороги Градостроительная ситуация (застройка)

1

Выбор приемлемого типа пересечения дорог

Проект пересечения, включающий обоснование пропускной способности

Рис. 9. Методология выбора типа пересечения автомобильных дорог согласно немецким рекомендациям [12]

Таблица 2

Типы пересечений автомобильных дорог в городских условиях [12]

Критерий Пересечения и примыкания автомобильных дорог Кольцевые пересечения автомобильных дорог Частично в разном уровне

Отсутствие знаков приоритета Наличие знаков приоритета П Рч Мини-кольца Малые кольца Большие кольца со светофорами

Целевая функция дорог - освоение территорий

Дороги равного значения +* у* - +* +* - -

Дороги неравного значения У + У + +* - -

Пересечения с магистральными дорогами (примыкания к ним)

Дорога районного значения / магистральная дорога (две полосы) - + + У + - -

Дорога районного значения / магистральная дорога (четыре и более полосы) - У + - - - -

Пересечения магистральных дорог

Две полосы - У + У + - -

Две, четыре и более полосы - - + - У + У

Четыре и более полосы - - + - - + У

Примыкание автомагистрали и въезда на скоростную дорогу непрерывного движения - - + - + + У

* Должна учитываться последовательность перекрестков при сохранении характера территории.

Примечание. (+) - можно применять; У - условно подходящий тип пересечения, нужно учитывать дополнительные факторы (например, интенсивность движения пешеходов, велосипедистов, крупногабаритных транспортных средств, общественного транспорта); (-) - применять нельзя.

Рис. 10. Введение светофорного регулирования на кольцевом пересечении в пиковые периоды [10]

Рис. 11. Кольцевое пересечение со светофорным регулированием и обеспечением приоритета автобусов

Рис. 12. Правоповоротная полоса (Bypass)

Таким образом, на основе анализа технической литературы, проведенных наблюдений на РП и кольцевых пересечениях можно сделать следующие выводы.

Критерии, которые должны проверяться при введении кольцевых пересечений:

- интенсивность движения автомобилей, велосипедов, пешеходов, а также крупногабаритных транспортных средств и маршрутных автобусов;

- транспортное значение пересечения на улично-дорожной сети (функции соединяющихся дорог);

- потребность в площадях для проезжей части и прилегающей территории (возможность приобретения территории).

Случаи, когда кольцевые пересечения неприемлемы:

- слишком высокая интенсивность дорожного движения (согласно европейским исследо-

Интенсивность на главной дороге Рис. 13. Пропускная способность пересечения автомобильных дорог

ваниям при интенсивности дорожного движения кольцевого пересечения более 2 500 авт./ч задержки резко возрастают);

- слишком большое количество пешеходов (400 чел./ч и более согласно опыту Швейцарии) и/или велосипедистов;

- слишком малое расстояние до перекрестка со светофорным регулированием (если длина очереди достигает кольцевого пересечения);

- слишком большие затраты по сравнению с достигаемым эффектом (согласно опыту Германии строительство кольцевого пересечения может соответствовать ста годам эксплуатации РП).

Светофорные объекты позволяют осуществлять координированное управление на участке улично-дорожной сети, обеспечивать приоритет отдельных участников дорожного движения (например, общественного транспорта), осуществлять дозирование (т. е. порционный пропуск на перегруженные участки дорог) транспортных средств в перегруженные зоны улично-дорожной сети. В целях повышения безопасности на РП возможно введение дополнительных фаз регулирования, включение по всем направлениям кратковременного запрещающего сигнала, а также применение кольцевых пересечений со светофорным регулированием,

в том числе и с обеспечением приоритета общественного транспорта.

Кроме того, можно сделать вывод, что РП по пропускной способности в общем случае занимает промежуточное положение между кольцевыми пересечениями и развязками дорог в разных уровнях (рис. 13). При этом иногда кольцевое пересечение функционирует эффективнее, чем РП: когда интенсивность дорожного движения на нем менее 2 500 авт./ч (при этом большая доля левоповоротного потока) и интенсивность движения пешеходов менее 400 чел./ч и когда расстояния до соседних РП не приводят к транспортным заторам.

В рамках разработки КСОДД г. Волгограда и г. Волжского с учетом проведенного исследования ряд РП предложено реконструировать в кольцевые пересечения. Например, РП ул. Землячки - проезд Дорожников. При этом для проверки данных изменений требуется проведение более детальных изысканий и микромоделирования с учетом конкретных дорожно-транспортных условий.

Для крупных российских городов актуальным остается изучение возможностей управления транспортными потоками как на кольцевых пересечениях, так и на РП в условиях перегрузок [13-15].

Библиографический список

1. Рекомендации по проектированию улиц и дорог городов и сельских поселений / ЦНИИП Минстроя России. М., 1994. 56 с.

2. Методические рекомендации по разработке и реализации мероприятий по организации дорожного движения. Повышение эффективности использования кольцевых развязок. М., 2017. 89 с.

3. Scholz T., Ortlepp J. Verkehrstechnische Auswirkungen der Sonderphase für Linksabbieger an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlage, Unfallforschung der Versicherer. Berlin. 2010. 97 s.

4. Novotny T. Kreisverkehrsplatze aus Sicht der Verkehrstechnik, Vortrag zum VSVI-Seminar am 26. 2008. November. 30 s.

5. Lagemann A. Vorrang für Busse und Straßenbahnen an Kreisverkehren, vom Fachbereich Architektur. Raum- und Umweltplanung // Bauingenieurwesen der Technischen Universitat Kaiserslautern zur Verleihung des akademischen Grades Dr.-Ing. genehmigte Dissertation. 2004. 222 s.

6. Витолин С. В. Совершенствование транспортных потребительских свойств изолированных регулируемых перекрестков улично-дорожной сети города : дис. ... канд. техн. наук : 05.23.11. Волгоград, 2014. 169 с.

7. Planungshinweise für Stadtstraßen, Teil 5 Knotenpunkte, Kreisverkehre. Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt (BSU) Amt für Verkehr und Straßenwesen. 2008. 130 s.

8. Fortuijn Ir. L.G.H., Turbo-Kreisverkehre, Entwicklungen und Erfahrungen. TU Delft. Provinz Süd-Holland, 2007. 61 s.

9. Der Kreisverkehr, ein ADAC-Leitfaden für die Praxis. München, 2005.

10. Kreisverkehrsplätze, Empfehlungen, Baudepartment, Abteilung Verkehr und Tiefbau. Kanton Aargau, 2004. Juni. 84 s.

11. ГОСТ Р 52289-2004. Правила применения дорожных знаков, разметки, светофоров, дорожных ограждений и направляющих устройств : утв. и введ. в действие приказом Фед. агенства по техн. регулированию и метрологии от 15 дек. 2004 г. № 120-ст. М. : Стандартинформ, 2005. 100 с.

12. Hoffmann S. Die neuen Richtlinien für die Anlage von Stadtstraßen (RASt 06), Tagung der Fachgruppe Verkehr und Vermessung im Verband Beratender Ingenieure am 18 April in Wiesbaden. 2008. 21 s.

13. Витолин С. В. Управление транспортными потоками при перегрузках на улично-дорожной сети города // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21, № 12. С. 211-219.

14. Концепция повышения эффективности содержания и реконструкции инженерных сооружений автомобильных дорог / В. С. Воробьев, О. А. Бендер, Е. А. Карелина, К. В. Каталымова // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2018. № 2 (45). С. 11-18.

15. Витолин С. В. Управление транспортными потоками при перегрузках на регулируемых перекрестках // Прогресс транспортных средств и систем - 2018 : материалы междунар. науч.-практ. конф. / ВолгГТУ. Волгоград, 2018. С. 300.

S. V. Vitolin

The Research of the Roundabouts in Comparison with Signalized Intersections

Abstract. While the recent research in Volgograd and Volzhskiy it was determined that there is a demand for the upgrade of some signalized intersections into roundabouts. There were some difficulties during the design process. According to the latest Russian Guidance some of roundabouts can fail during the peak hour. This research is based on the analysis of the European and Russian technical references. It is also based on the investigations at signalized intersections and results of modeling for roundabouts and signalized intersections. The considered types of road junctions were compared by the capacity, average delays, cost efficiency, expenses according to the amount of the road accidents.

It was determined that the roundabouts service level when a transport and pedestrian overload is low. In Germany unlike the Russian recommendations when choosing type of intersection estimate not only intensity of traffic, accident rate level and also town-planning situation and network function of the road. Roundabout is better than the signalized intersection when intensity of traffic less than 2500 cars/h (at the same time big share of left turn stream) and intensity of the pedestrians movement less than 400 people/h, and the formed queues, do not lead to network traffic blocks

It is recommended to apply additional right turning lanes or/and traffic lights that can give priority to public transport and dosing of cars. Roundabouts can be considered as an alternative to signalized intersections, but additional analyses is required. Micro simulation can be considered as an assessment tool to check capacity of a designed roundabout during the peak hour. The opportunity to research of traffic flows during peak hours for roundabouts and signalized intersections has a high priority for big Russian cities.

Key words: signalized intersection; roundabout; capacity; delays of cars; overload on road network.

Витолин Сергей Владимирович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Изыскание и проектирование транспортных сооружений» ВолгГТУ. E-mail: vitolinsv@mail.ru