CC BY
90
УДК 656.13
ТУРБОКОЛЬЦО КАК АЛЬТЕРНАТИВА ОБЫЧНОМУ КОЛЬЦЕВОМУ
ПЕРЕСЕЧЕНИЮ
Н.А. Никитин1, Ю.Э. Савина2, Т.Е. Аполлонова3
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта, 236016, Российская Федерация, г.Калининград, ул. А.Невского, д. 14.
В данной статье проведено сравнение пропускной способности одно- и двухполосных кольцевых пересечений, двухполосных кольцевых пересечений и кольцевых пересечений типа турбокольцо при помощи программного продукта PTV VISSIM. Исследование показало, что пропускная способность двухполосного кольцевого пересечения на 40 - 50 % выше, чем однополосного. Также установлено, что за счет запрета смены полосы и как следствие этого, уменьшение количества конфликтных точек, пропускная способность турбо-кольцевых пересечений увеличивается на 20 - 30% по сравнению с двухполосными кольцевыми пересечениями. Помимо этого, уменьшение количества конфликтных точек обеспечивает большую безопасность дорожного движения. При постоянно растущем уровне автомобилизации необходимо увеличивать пропускную способность и безопасность перекрестков. Эффективным решением этой проблемы будет применение турбоко-лец.
Ключевые слова: турбокольцевое пересечение, двухполосное кольцевое пересечение, конфликтные точки, пропускная способность.
TURBO ROUNDABOUT AS AN ALTERNATIVE TO THE ORDINARY ROUNDABOUT
N. A. Nikitin, Yu. E. Savina, T.E. Apollonova Immanuel Kant Baltic Federal University, 14, Nevskogo st., Kaliningrad,Russian Federation, 236016 This paper compares the traffic capacity of one- and two-lane roundabouts, and the traffic capacity of two-lane roundabouts and turbo roundabouts using the PTV VISSIM software product.
The study showed that the traffic capacity of two-lane roundabout is 40-50% higher than one-lane roundabout. It has also been established that due to the prohibition of lane change and, as a consequence, conflict point reduction, the traffic capacity of the turbo roundabouts increases by 20-30% compared to the two-lane circular roundabouts. In addition, reducing the number of conflict points provides greater road safety.With the ever-increasing level of automobilization, it is necessary to increase the traffic capacity and safety of roundabouts. An effective solution to this problem is the use of turbo roundabouts. Keywords: turbo roundabout, two-lane roundabout, conflict points, traffic capacity
Введение
Транспортная развязка с турбокольцом -это новый вид кольцевого пересечения в одном уровне, который был спроектирован преподавателем Дельфтского технологического университета L.G.H. Fortшjn. С 1998 года, когда была предложена турбо конфигурации, в Нидерландах перестали строить обычные двухполосные кольцевые пересечения. Стандартное турбо-кольцо представлено на рисунке 1.
Рисунок 1 - Стандартная конфигурация турбокольца
1 Никитин Николай Андреевич - заведующий лабораторией кафедры машиноведения и технических систем Инженерно-технического инситутат БФУ им. И.Канта, e-mail: [email protected], тел.: +7(401)259-55-85
2Савина Юлия Эдуардовна - аспирант 1 года обучения по направлению подготовки 01.06.01 «Математика и механика», направленность: «Механика деформируемого твёрдого тела», e-mail: [email protected], тел. +7(401)259-55-85
3Аполлонова Татьяна Евгеньевна - студент магистратуры направления подготовки 23.04.01 «Технология транспортных процессов», e-mail: [email protected], тел.: +7(401)259-55-85
Турбокольцо было разработано для устранения конфликтов, возникающих на въездах и выездах с кольцевого пересечения. Конфликтные точки на данных участках устраняются за счёт заблаговременного направления водителей в нужную полосу для движения по кольцу и обустройства спиральных полос, направляющих транспортный поток к Двухполосное кольцевое пересечение
] Ми1 о/о.. \
....."¿'7 / О \ о7Г~ \o\b~c:----- 1 1 г— >
'} Ж-— /о"-*
\ """О/О ««га.
12 на въезде / 2 слияния / 2 разделения
правильному выходу. Дизайн турбокольца достаточно легко адаптировать для конкретного узла улично-дорожной сети, если известна интенсивность движения на пересечении.
Спиральные линии уменьшают количество конфликтных точек с 16 (на обычном двухполосном кольцевом пересечении) до 10 (на тур-бокольцевом варианте):
Турбокольцевое пересечение
/ 1|1 о|° т[т к
4_ /
1 Л о; о -
. - о !о -» оЧ /
Ч о!° т!т /
10 на въезде
Рисунок 2 - Сравнение количества конфликтных точек
Снижение числа конфликтов на узле улично-дорожной сети не только повышает его безопасность, но также увеличивает пропускную способность.
1. Стандартные кольцевые пересечения 1.1. Пропускная способность одно- и двухполосных кольцевых пересечений
Вцелом, кольцевое пересечение является одним из самых безопасных способов организации дорожного движения. Также оно обеспечивает минимальное время задержки, если транспортные потоки, проходящие по этому участку, не близки к максимальным значениям для данного типа пересечений. Важно отметить, что пропускная способность кольцевых развязок зависит не только от геометрической конфигурации, но также и от баланса транспортных потоков, особенно в конфликтующих направлениях [2]. На данный момент в России представлено достаточно мало аналитической информации о функционировании уже имеющихся кольцевых пересечений. Существующие статьи и исследовательские работы по данной тематике учитывают в основном только движение транспортных средств, опуская влияние пешеходных потоков, которые могут проходить в непосредственной близости от пересечений дорог [3]. Для обработки информации использовалась компьютерная модель, созданная в программном обеспечении РТУ УК81М. С помощью модели оценивалась пропускная способность различных вариантов кольцевого пересечения. В результате анализа полученных данных был
сделан вывод о том, что пропускная способность двухполосного кольцевого пересечения на 40-50% выше, чем однополосного в зависимости от плотности транспортных потоков на въездах. Результаты моделирования для двух сценариев с разной плотностью транспортных потоков на въездах представлены в таблице 1. Следует отметить, что результаты напрямую зависят от конфигурации кольцевого пересечения и поведенческой модели водителя, применяемой при компьютерном моделировании. В связи с этими ограничениями полученные данные необходимо интерпретировать в контексте сравнения пропускной способности одно- и двухполосных кольцевых пересечений.
1.2. Конфликты слияния потоков и конфликты на выездах с двухполосного кольцевого пересечения
Въезды и выезды с кольцевого пересечения с двумя полосами обладают несколькими конфликтными точками. Въезд на кольцо по правилам дорожного движения сопровождается пропуском потока транспорта, движущегося по кольцу по любой из полос. Выезд с кольца затруднён, если водитель хочет совершить выезд с внутренней полосы кольца. В этом случае он может либо сразу совершить выезд с внутренней полосы, либо сначала перестроиться на внешнюю полосу и уже с неё покидать кольцо. В первом случае возникает конфликт на выезде с кольца, который изображён на рисунке 3. Во втором случае возникает конфликт при слиянии
разных транспортных потоков, который изображён на рисунке 4.
Таблица 1 Максимальная пропускная способность стандартных одно- и двухполосных кольцевых
Рисунок 3 - Конфликт слияния потоков
В Нидерландах результаты исследований показывают, что не все водители эффективно справляются с конфликтами на въездах и выездах кольцевого пересечения [1]. На таких конфликтных точках чаще происходят дорожно-транспортные происшествия, что приводит к снижению пропускной способности всего кольцевого пересечения. Подобные ситуации возникают из-за нерешительности водителей, движущихся по внутренней полосе кольца, а также большого числа водителей, предпочитающих двигаться исключительно по внешней полосе. В связи с вышеперечисленными причинами, на территории Германии в последнее время отказались от строительства кольцевых пересечений, которые имеют больше одной полосы для движения. В Российской Федерации дорожно-транспортные происшествия на конфликтных точках кольцевых пересечений возникают достаточно часто, что говорит о необходимости поиска новых решений по организации дорожного движения на таких участках улично-до-рожной сети.
2. Турбокольцо 2.1. Основные элементы
Самой важной частью турбокольца является спиральная разметка полос для движения, которая устраняет конфликты слияния потоков. Подобное решение приводит к увеличению пропускной способности пересечения и повышению безопасности дорожного движения. На тур-бокольце две полосы для движения обустроены только в местах, где это необходимо конструктивно, а не по всей длине окружности кольцевого пересечения. При стандартной планировке турбокольца по меньшей мере один из выходов имеет две полосы для движения, однако при необходимости каждый из выходов может иметь по две полосы. На рисунке 5 показана стандартная планировка турбокольца. В этом
пересечении
Транспортные потоки на подъездах
Максимальная пропускная способность,
усл. авт./час
ь
л
лок
е о н с о л о п о
н
д
О
е и н е ч е с
е р
е п е о в
е ц
ьл е ои ок н ке еч
ео еч
нс се ор е п е о
л о п
пху о ув ве Ч я
2%1 ¡7%
8% , ^
2% — "—■ г
2%
2%( У 7%
1600
2300
примере транспортные потоки, движущиеся слева направо и обратно, являются основными. Размеры турбоколец в большинстве случаев сопоставимы с размерами стандартных двухполосных колец, и движение по ним осуществляется по аналогичным правилам: транспортный поток, движущийся по кольцу, имеет право преимущественного проезда.
2.2. Модификации турбоколец
Турбокольцевые развязки были разработаны для ситуаций, в которых крупные подъездные дороги с большим транспортным потоком пересекают дороги с небольшой интенсивностью движения. С течением времени появилась необходимость в разработке других конфигураций турбоколец. Например, в случаях, когда основные транспортные потоки поворачивает налево или направо, не пересекая непосредственно кольцо, наиболее подходящим вариантом будет коленчатое турбокольцо, изображённое на рисунке 6.
Рисунок 5 - Стандартное турбокольцо с различной планировкой подъездов
Обычное турбокольцо, изображенное на рисунке 5, уменьшает количество конфликтных точек с 16 до 10 [1]. Такой результат достигается путём ликвидации точек слияния транспортных потоков. Ещё одним преимуществом такого решения будет то, что транспортные потоки в основных направлениях будут двигаться строго по одной из полос.
Слияния потоков на таком пересечении быть не должно, поэтому для предотвращения нарушения правил дорожного движения необходимо поднять разделительную линию над уровнем дороги. Такие сооружения также позволят избежать аварий при заносах на поворотах [4]. Грузовые и длиннобазные транспортные средства могут пересекать разделительные полосы такого типа без негативных последствий.
Из-за наличия строгого разделения водителям необходимо заранее перестраиваться в правильную полосу, поэтому для навигации на подъездах должны быть установлены хорошо различимые знаки, которые обязательно дублируются соответствующей разметкой. Для таких целей были разработаны специальные стрелочные указатели [4]. Подобная разметка успешно применяется на кольцевых пересечениях в США.
Рисунок 6 - Коленчатое турбокольцо
Рисунок 7 - Роторное кольцо
На рисунке 7 представлена роторная конфигурация турбокольца, которая используется на участках с большими потоками транспорта со всех направлений.
3. Анализ турбоколец 3.1. Пропускная способность
В настоящее время данных о функционировании турбоколец достаточно мало, ввиду того что большая их часть была построена на территории Нидерландов, и лишь малая их часть функционирует на пределе своей пропускной способности. В данной статье использовалась компьютерная модель для сравнительной
оценки пропускной способности двухполосного кольца и турбокольца при одинаковых транспортных потоках. Полученные результаты показывают, что пропускная способность турбо-кольца, в зависимости от колебаний транспортных потоков, выше на 20-30%. Основной причиной этого является уменьшение числа конфликтных точек на въездах и выездах кольцевого пересечения.
Результаты анализа при разных транспортных потоках показаны в таблице 2. Как было указано ранее, на результаты влияет конфигурация кольцевого пересечения и модель поведения водителя.
Таблица 2 - Максимальная пропускная способность двухполосного кольцевого пересечения и турбокольца
3.2. Безопасность дорожного движения
В Нидерландах проводятся исследования, которые сравнивают турбокольца с пересечениями со светофорным регулированием,
которые показывают снижение числа дорожно-транспортных происшествий с тяжёлыми травмами на 70% [4].
На кольцевом пересечении обычного типа 16 конфликтных точек, что на 60% больше, чем у турбокольца. Большее количество точек конфликта приводит к повышению риска возникновения дорожно-транспортных происшествий [1]. На данный момент приведено достаточно мало статистических данных о происшествиях на турбокольцах, что косвенно свидетельствует о повышенном уровне безопасности на пересечениях данного типа.
Заключение
Строительство турбоколец на территории Российской Федерации может помочь повысить безопасность дорожного движения на участках с плотными транспортными потоками. Существующие кольцевые пересечения обладают рядом недостатков, которые особенно чётко проявляются при приближении к максимальным значениям их пропускной способности.
В связи с постоянным ростом уровня автомобилизации появляется необходимость в новых решениях по организации движения на существующих узлах улично-дорожной сети. Тур-бокольца способны эффективно работать в сравнении с существующими одно- и двухполосными кольцевыми развязками.
Следует учитывать, что водителям может потребоваться определённое время для адаптации к непривычной конфигурации пересечения. Затраты на обустройство турбокольца можно компенсировать за счёт снижения трат на техническое обслуживание и уменьшения простоя транспорта из-за дорожно-транспортных происшествий.
Литература
1. Fortuijn, LGH and Carton, PJ, 2000, Turbo Circuits: A Well-tried Concept in a New Guise, Province of South Holland, The Netherlands
2. Живоглядов В.Г. Теория движения транспортных и пешеходных потоков, Росто н/Д, Известия вузов Сев.-Кавк. региона, 2005
3. Семёнов В.В. Математическое моделирование транспортного потока на нерегулируемом пересечении, Москва, Математическое моделирование, том 20, номер 10, 2008, стр. 14-23
4. Fortuijn, LGH, 2003, Pedestrian and Bicycle-Friendly Roundabouts; Dilemma of Comfort and Safety, Delft University of Technology, The Netherlands
5. Fortuijn, LGH, 2005, Veiligheidseffect turborotondes in vergelijking met enkelstrooksrotondes, Province of South Holland, The Netherlands
Транспортные потоки на подъездах
Максимальная пропускная способность, усл. авт./час
