CC BY
151
АНАЛІЗ УМОВ РУХУ ТРАНСПОРТНИХ ПОТОКІВ НА МІСЬКИХ МАГІСТРАЛЯХ
Л.О. Коваленко, доцент, к.т.н., С.М. Урдзік, асистент, ХНАДУ
Анотація. Розглянуто результати експериментальних досліджень характеристик транспортних потоків на міських магістралях. Запропоновані залежності між швидкістю, інтенсивністю та щільністю руху транспортного потоку для різних умов руху.
Ключові слова: швидкість руху, інтенсивність, щільність руху, транспортний потік, міські магістралі.
Вступ
На сучасному етапі розвитку автомобільного транспорту різко зростає інтенсивність руху на вулично-дорожній мережі міст, що приводить до виникнення заторів, зниження швидкості руху і збільшенню дорожньо-транспортних пригод. У зв’язку з цим важливого значення набувають питання удосконалення і розвитку вулично-дорожньої мережі міст і в першу чергу проектування і будівництво багатосмугових магістралей з безупинним рухом. На режими руху потоку автомобілів на міських вулицях і дорогах впливає цілий ряд факторів, відмінних від позаміських умов: наявність багатосмугової
проїзної частини в одному напрямку; розташування тротуарів близько до дороги; частота розташування світлофорів і тривалість їхніх циклів; велика можливість появи пішоходів на проїзній частині; мала довжина перегонів; висока інтенсивність і щільність руху; різноманітний режим руху транспорту; велика кількість перетинань в одному рівні; наявність стоянок автомобілів уздовж бортів проїзної частини вулиць; велика кількість інформації, що надходить до водіїв. Під впливом перерахованих факторів відбувається формування потоку автомобілів на вулично-дорожній мережі.
Аналіз публікацій
Формування потоку автомобілів на міських вулицях і дорогах відбувається стихійно, за рахунок тих, хто в’їжджає чи покидає ту чи іншу вулицю; транспортних засобів, що мають різні динамічні якості, і якими керують водії різної кваліфікації і віку [1]. Стан транспортного потоку міняється не тільки в результаті зміни інтенсивності руху, але і внаслідок зміни дорожніх умов. Причому вплив дорожніх умов на основні характеристики транспортного потоку на міських вулицях і дорогах є вирішальним. Чим частіше змінюються дорожні умови по довжині
вулиці, тим складніше відбувається взаємодія автомобілів у транспортному потоці [2, 3].
Великий вплив на формування потоків автомобілів на вулично-дорожній мережі міста має багатосмугова проїзна частина. Вплив багатосмуговості позначається на розподілі транспортних засобів по ширині проїзної частини; на швидкість і щільність потоку через постійні перебудування і зміни смуг руху, особливо на вулицях без поздовжньої розмітки на смуги руху. На багатосмугових вулицях і дорогах на рух транспортних потоків впливає зміна рядності. Для кожної категорії доріг характерна своя схема обгону і зміни смуг руху. На багатосмугових магістралях можливі і обгін, і зміна смуг руху, причому автомобіль, що обганяє, завжди виходить на сусідню смугу, по якій здійснюється рух у побіжному напрямку. Ця обставина дозволяє приймати для зміни смуг руху менші інтервали, чим на двохсмугових дорогах [4]. Збільшення кількості смуг руху в одному напрямку приводить до перерозподілу транспортних засобів по смугах у залежності від швидкісних якостей автомобілів, що сприяє більш ефективному використанню смуг руху на багатосмугових вулицях і дорогах у порівнянні з двосмуговими дорогами.
Мета та постановка задачі
Обсяг досліджень транспортно-експлуатаційних показників багатосмугових вулиць і доріг в міських умовах поки невеликий. Їхні результати тільки частково відбивають специфічні особливості руху транспортних потоків на міських вулицях і дорогах із багатосмуговою проїзною частиною. На сьогоднішній день недостатньо вивчені питання, пов’язані з особливостями закономірностей руху
транспортних засобів на багатосмугових вулицях
і дорогах, а саме: взаємозв’язок швидкості потоку і щільності; вплив багатосмуговості на основні параметри транспортного потоку; взаємозв’язок швидкості потоку, інтенсивності та щільністю руху; вплив дорожніх і погодних умов на основні характеристики руху на міських магістралях та ін. Усе це створює певні труднощі при проектуванні вулично-дорожньої мережі міст, оцінці пропускної здатності багатосмугових доріг та вулиць та аналізі характеристик умов руху і стану транспортного потоку.Тому було прийнято рішення провести дослідження умов та характеристик руху транспортних потоків на вулицях міста.
Однією з найважливіших характеристик режиму руху транспортних потоків та пропускної здатності автомобільних доріг та вулиць є швидкість руху. Найбільш достовірні дані про фактичні швидкості руху на існуючих автомобільних дорогах та вулицях можна отримати при експериментальному визначенні швидкостей руху окремих автомобілів. Середні та максимальні швидкості руху можуть бути встановлені шляхом статистичної обробки отриманого при спостереженні ряду швидкостей.
Задачами дослідження було проведення експериментальних спостережень за
швидкостями та інтервалами між автомобілями, встановлення закономірностей зміни швидкостей руху, дослідження зміни щільності транспортного потоку під час руху в різних погодних умовах та встановлення залежностей між основними характеристиками руху транспортних потоків.
Експериментальні дослідження характеристик транспортних потоків
Для проведення вибіркових замірів швидкостей було обрано 2 характерні відрізки по вулиці Академіка Павлова. Довжину базису прийняли 100 м, користувались методом стаціонарних спостережень за допомогою секундоміру. Заміри проводилися у різні сезони року (осінь, зима, весна) при різних погодних умовах (ожеледь, дощ, суха погода) та в різний час доби (вранці та увечорі).
Аналіз розподілу швидкостей по смугах руху багатосмугових вулиць і доріг показує, що вид кривих залежить від інтенсивності руху, а положення вершини кривої - від складу потоку, дорожніх та погодних умов руху.
На багатосмугових вулицях відбувається зсув вершин кривої вправо, при зміні складу руху. При збільшенні частки легкових автомобілів до 80 - 90 % середні швидкості руху збільшуються на 15 - 20 км/год від загального складу на смузі руху.
Як видно з рис. 1 - 3 в суху погоду при доброму стані покриття та забезпеченій видимості мода гістограм розподілу швидкостей має зсув вправо, тобто до більш високих значень швидкості руху. При русі по мокрому, або покритому снігом покритті мода гістограм має зсув вліво до більш низьких значень швидкості руху, а лиш окремі автомобілі рухаються з більшими швидкостями.
суха погода, ранок, напрямок до вул.
Героїв Праці (вул. Героїв Праці-вул.
Дружби Народів)
V= 59,39; о=21,3; R=36,45; К=0,36
15 -
10-------------------------------ТІ --------------
5--------1 І——
о -----------------------Iі---------------------------
41,47- 46,68- 51,88- 57,09- 62,30- 67,51- 72,7146,68 51,88 57,09 62,30 67,51 72,71 77,92
Рис. 1. Гістограма розподілу частот і швидкостей руху в суху погоду
дощ, вечір напрямок до вул. Героїв Праці (вул. Героїв Праці-вул. Дружби Народів)
V= 43,9; о=9; D=80,95; R=34,64;K=0,21
12 -
10------------------------------------------------
8-------------------------------------------------
6 - ----------------------------------------------
4 -----------------
2 -
0 -І-----------------------------Iі---------------
28,75- 34,52- 40,30- 46,07- 51,84- 57,6234,52 40,30 46,07 51,84 57,62 63,39
Рис. 2. Гістограма розподілу швидкостей руху в мокру погоду
сніг, ранок, напрямок до вул. Дружби Народів(вул. Героїв Праці-вул. Дружби Народів)
V= 42,57; о=7,54; D=59,85; R=35,57; К=0,18
20п
18-----------------------------------------------------------
16-----------------------------------------------------------
14--------- -------------------------
12---------1 ------------------------------------------------
10 ----------------------------------------------------------
8 -----------------------------------------------------------
6 -----------------------------------------------------------
4 -----------------
2 І-------------------------------------------------1--------
oJ-----------------1)-------1)------1)------1)------1,'
29,75- 34,83- 39,91- 44,99- 50,08- 55,16- 60,2434,83 39,91 44,99 50,08 55,16 60,24 65,32
Рис. 3. Гістограма розподілу швидкостей руху в сніг
При низькій інтенсивності руху загальний вигляд залежності швидкості від інтенсивності
руху
К = 85 - 0,0058Ж (при N < 1200 авт/год), (1)
де 85 - середня швидкість вільного руху, км/год; N - інтенсивність руху в одному напрямку, авт/год.
При збільшенні інтенсивності руху зниження швидкостей відбувається в основному на правій смузі, у той час як на лівій перешкоди руху незначні. При інтенсивності руху від 1200 до 2400 авт/год відбувається найбільш сильне зниження швидкостей руху. У цьому діапазоні інтенсивностей залежність «швидкість -інтенсивність» має вигляд
V = 78 - 0,0^ (при 1200 <Ы< 2400). (2)
Зниження швидкостей при цих інтенсивностях пояснюється появою великої кількості груп і «пачок» автомобілів на обох смугах, а також гіршими умовами для маневрування. Зі збільшенням інтенсивності більше 2400 авт/год в одному напрямку вплив інтенсивності на швидкість зменшується, що пояснюється колонним рухом автомобілів на правій і лівій смугах руху. Кількість автомобілів, що рухаються зі швидкістю вище 60 км/год, зменшується і зростає кількість автомобілів, які мають швидкість менше 60 км/год. Це приводить до зниження середніх швидкостей. У цьому випадку зміна швидкостей зі збільшенням інтенсивності можна описати рівнянням такого вигляду:
V = 57 - 0,012 N (при N > 2400 авт/год). (3)
Незважаючи на обмеження максимальної швидкості руху в місті на багатосмугових вулицях і дорогах, 12 - 26 % автомобілів у потоці перевищує це обмеження, причому в основному перевищують швидкість легкові автомобілі та маршрутні автобуси, які рухаються в крайніх лівих смугах.
Визначення стану транспортного потоку можливо при урахуванні щільності. Вона визначається кількістю автомобілів на одиницю довжини вулиці або дороги (звичайно на 1 км). Цим параметром зручно характеризувати стан потоку автомобілів на окремих ділянках вулиць або на магістралі в цілому. У міських умовах переважає, як правило, рух щільних транспортних потоків, які характеризуються низькими швидкостями руху й значною нерівномірністю. Величина щільності беззупинно змінюється уздовж магістралі й у часі. Це позначається на зміні кількості автомобілів у групах, у результаті зміни дорожніх умов. Щільність транспортного потоку,
швидкість і інтенсивність руху пов’язані залежністю
Nшax = -Ошах V. (4)
При О = Ошах досягається гранична інтенсивність руху, що і є кількісним вираженням пропускної
здатності міської магістралі. На підставі
експериментальних досліджень проведених в різні пори року, було одержано залежності між щільністю та швидкістю руху у формі:
для сухої погоди
Ошах = 125 - 0,88 V; (5)
для руху по сніговому накату
Ошах=125 - 1,10 V. (6)
Треба відмітити, що вплив швидкості руху на щільність та пропускну здатність більше при русі по сніговому накату, ніж в суху погоду. Тому найбільш точне визначення фактичної швидкості руху має велике значення для оцінки стану транспортного потоку.
Висновки
Запропоновані залежності можуть бути використані для оцінки швидкостей руху на багатосмугових міських магістралях при різному завантаженні рухом. Залежності 5, 6 дозволять оцінити пропускну здатність ділянок міських магістралей при русі в різних погодних умовах.
Результати дослідження можуть бути використані на стадії проектування міських магістралей, розробки заходів з організації руху або обгрунтування необхідності реконструкції міських вулиць.
Література
1.Лобанов Е.М. Транспортная планировка городов. - М: Транспорт, 1990. - 240 с.
2. Фишельсон М. С. Городские пути сообщения. -
2-е изд. - М.: Высшая школа, 180. - 292 с.
3. Шештокас В. В. Город и транспорт. - М.:
Стройиздат, 1984. - 176 с.
4. Горбанев Р.В., Красников А.Н., Щербаков Е.И.
Городские улицы и дороги с многополосной проезжей частью. - М.: Стройиздат, 1984. -166 с.
Рецензент: В.К. Жданюк, професор, д.т.н.,
ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 7 липня 2006 р.
