Оценка скоростей движения потоков автомобилей

Средняя скорость смешанного потока автомобилей:

q , (2.3)

где V_ол – средняя скорость свободного движения легковых автомобилей при малом значении коэффициента загрузки (принимается 90 км/ч); q – итоговый коэффициент, учитывающий влияние геометрических элементов дороги, состава потока и средств организации движения на скорость свободного движения; К_a – поправочный коэффициент, получаемый произведением коэффициентов, учитывающих влияние разметки проезжей части по скорости при высоких интенсивностях движения, кривых в плане, характеристик продольных уклонов (1; таблица 2.6, 2.7, 2.8); a – коэффициент, зависящий от состава движения (1; таблица 2.5); N – интенсивность движения в пиковый час, авт/ч.

q=t₁·t₂·t₃·t₄, (2.4)

где τ 1 – коэффициент, учитывающий влияние продольного уклона (1; таблица 2.1); τ 2 – коэффициент, учитывающий влияние состава потока (1; таблица 2.2); τ 3 – коэффициент, учитывающий влияние дорожных условий и средств организации движения (1; таблица 2.3); τ 4 – коэффициент, учитывающий влияние разметки (1; таблица 2.4).

Средняя скорость свободного движения легковых автомобилейвычисляется для однородных по условиям участков (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Выделение однородных по условиям участков для вычисления скорости движения смешанного потока автомобилей

Для участка 1: t₁=1; t₂=0, 875; t₃=0, 75; t₄=1, 15; α = 0, 0135;

К_α =1· 1, 92=1, 92;

q= 1·0, 875·0, 75·1, 15=0, 75;

N =70+200+232+218+236+77=1033 авт/ч;

авт/ч.

Для участка 2: t₁=0, 68; t₂=0, 875; t₃=0, 75; t₄=1, 15; α = 0, 0135;

К_α =1· 1, 92·1, 21=2, 32;

q= 0, 68·0, 875·0, 75·1, 15=0, 51;

N =70+200+232+218+236+77=1033 авт/ч;

авт/ч.

Для участка 3: t₁=1; t₂=0, 875; t₃=0, 7; t₄=1, 15; α = 0, 0135;

К_α =1· 1, 92=1, 92;

q= 1·0, 875·0, 7·1, 15=0, 70;

N =70+200+232+218+76+73+64+236+64+57+67+77=1434 авт/ч;

авт/ч.

Для участка 4: t₁=1; t₂=0, 875; t₃=0, 75; t₄=1, 244; α = 0, 0135;

К_α =1· 1, 92·=1, 92;

q= 1·0, 875·0, 75·1, 244=0, 81;

N =200+73+64+236+64+57=694 авт/ч;

авт/ч.

2.4 Оценка безопасности движения по дороге

Мероприятия по обеспечению безопасности движения, как правило, улучшают условия движения, снижают задержки и повышают средние скорости потока автомобилей.

Для оценки относительной опасности движения по дорогам следует применять методы коэффициентов безопасности и конфликтных ситуаций, основанные на анализе графика изменения скоростей движения по дороге, и метод коэффициентов аварийности, основанный на анализе данных статистики ДТП.

Итоговый коэффициент аварийности определяется как произведение частных коэффициентов:

(2.5)

где k _j – отношение количества дорожно-транспортных происшествий на 1 млн. авт-км пробега на участке при существующих параметрах плана и профиля улицы к количеству дорожно-транспортных происшествий на эталонном горизонтальном прямом участке магистральной улицы с двумя полосами движения в каждом направлении, шириной проезжей части 15, 5 м, резервной зоной 3, 5 м, шероховатым покрытием протяженностью 150 м и освещением 8 люкс.

Значения частных коэффициентов аварийности для городских условий основаны на статистике дорожно-транспортных происшествий на магистральных улицах городов (1; таблицы 2.9 – 2.27).

Улицу анализируют по каждому показателю, выделяя однородные по условиям участки (рисунок 2.3).

Вычисление итоговых коэффициентов аварийности приведено в таблице 2.1.

Рисунок 2.3 – Выделение однородных по условиям участков для вычисления коэффициентов аварийности

Таблица 2.1 – Определение частных и итоговых коэффициентов аварийности для участков магистрали

Продолжение таблицы 2.1

В проектах реконструкции улиц и нового строительства рекомендуется перепроектировать участки, для которых итоговый коэффициент аварийности превышает 25. При значениях итогового коэффициента аварийности более 65 рекомендуется обход города или перестройка участков уличной сети.

Рекомендуется предусматривать разметку проезжей части, светофорное регулирование, устройство подземных пешеходных переходов при коэффициентах аварийности 25—65.

Из таблицы 2.1 видим, что участок 3 должен быть перепроектирован, участки 1, 2 требуется улучшения ОДД.

Если возможность быстрого улучшения ОДД всей дороги ограничена, особенно при стадийной реконструкции, для установления очередности перестройки опасных участков необходимо дополнительно учитывать тяжесть ДТП. При построении графиков итоговые коэффициенты аварийности следует умножить на дополнительные коэффициенты тяжести (стоимостные коэффициенты, учитывающие возможные потери экономики от ДТП):

; (2.6)

, (2.7)

где т_i — дополнительные стоимостные коэффициенты.

Поправку к итоговым коэффициентам аварийности вводят только при значениях К _итог > 15.

Согласно рисунку 2.3 стоимостные коэффициенты считаются отдельно для каждого участка.

Для участка 1:

М_Т1 =1, 01× 1, 0× 1, 36=1, 37;

1, 37× 90, 36=123, 79.

Для участка 2:

М_Т2 =1, 01× 1, 17× 1, 36=1, 6;

1, 6× 38, 66=61, 86.

Для участка 3:

М_Т3 =1, 08× 1, 0× 1, 36× 0, 81=1, 19;

1, 19× 228, 74=272, 20.

За единицу дополнительных стоимостных коэффициентов приняты средние потери экономики от одного ДТП на эталонном участке дороги или улицы. Остальные коэффициенты вычислены на основании данных о средних потерях от одного ДТП при различных дорожных условиях. Значения дополнительных коэффициентов тяжести в ряде случаев увеличиваются при улучшении дорожных условий, так как возрастание скоростей движения приводит к авариям с более тяжелыми последствиями.

По значениям итоговых коэффициентов аварийности строят линейный график (рисунок 2.4, 2.5).

Рисунок 2.4 – График итоговых коэффициентов аварийности

Рисунок 2.5 – График итоговых коэффициентов аварийности с учётом стоимостных коэффициентов

Анализируя данные графики, можно сделать вывод о том, что в первую очередь необходимо перестроить перекрёсток, далее примыкания, на перегоне с продольным уклоном необходимы мероприятия для улучшения дорожных условий.

2.5 Оценка безопасности движения на пересечениях в одном уровне

На пересечениях в одном уровне безопасность движения зависит от направления и интенсивности пересекающихся потоков, числа точек пересечения, разветвлений и слияния потоков движения — конфликтных точек, а также от расстояния между этими точками. Чем больше автомобилей проходит через конфликтную точку, тем больше вероятность возникновения в ней дорожно-транспортного происшествия.

Опасность конфликтной точки можно оценить по возможной аварийности в ней (количество ДТП за 1 год):

, (2.8)

где К_i – относительная аварийность конфликтной точки (1; таблица 2.30–2.32); М_i, N_i – интенсивности движения пересекающихся в данной конфликтной точке потоков, авт./сут; К_r – коэффициент годовой неравномерности движения (1; таблица 2.33).

Схема расположения конфликтных точек на пересечении автомобильных дорог в одном уровне показана на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 – Схема конфликтных точек на пересечении автомобильных дорог в одном уровне

Степень опасности пересечения оценивается показателем безопасности движения, характеризующим количество ДТП на 10 млн. автомобилей, прошедших через пересечение,

, (2.9)

где – теоретически вероятное количество ДТП на пересечении за 1 год; п — число конфликтных точек на пересечении; М — интенсивность на главной дороге, авт./сут; N — то же для второстепенной дороги; К_r - коэффициент годовой неравномерности движения (1; таблица 2.33).

Таким образом, исходя из условия К_а > 12, данное пересечение является крайне опасным.

2.6 Расчет пропускной способности улицы

Пропускная способность улиц определяется для каждого отдельного участка.

Пропускная способность нерегулируемого перекрестка характеризуется максимальным количеством транспортных средств, которое он может пропустить по всем направлениям движения за единицу времени.

Пропускная способность пересечения в данном второстепенном направлении i рассчитывается по формуле, авт/час:

(2.10)

где – сумма интенсивностей движения по всем направлениям, которые являются для данного второстепенного направления главными, авт/час; l _i – параметр экспоненциального распределения, равный суммарной интенсивности движения на главных направлениях, авт/с; t_грi – граничный интервал с обеспеченностью 85%; d – средний временной интервал между автомобилями, выходящими на пересечение с главной дорогой, с. Для заданного состава потока d =4; А, В, С, b₁, b₂, b₃ - коэффициенты, характеризующие соответствующие части общего потока.

(2.11)

(2.12)

Практически при интенсивности движения до 500 авт/час на полосу взаимодействие автомобилей в патоке слабое, и коэффициенты А и β ₁ можно принять равными единице. То есть, если для данного i-го второстепенного направления максимальная интенсивность на конфликтующих с ним главных направлениях не более 500 авт/час, то пропускная способность рассчитывается по формуле, авт/час:

. (2.13)

В рамках курсового проектирования А выбирается из ряда таблицы 2.36 (1). По величине коэффициента А с помощью таблицы 2.36 (1) могут быть определены коэффициенты В и β ₁. Коэффициент С определяется из условия, что А+В+С=1. Коэффициенты β ₂ и β ₃ имеют постоянные значения и соответственно равны 3, 5 и 5, 7.

Средняя задержка одного автомобиля на данном второстепенном направлении:

, (2.14)

где t D_Н1i – среднее время ожидания приемлемого интервала на i -том направлении:

, (2.15)

где а – параметр распределения интервалов, характеризующий степень взаимодействия автомобилей в транспортном потоке: а =1, при l£ 0, 139авт/с; а=2, при 0, 139авт/с< l£ 0, 222авт/с; а =3, при l> 0, 222авт/с.

t D_Н2i – средняя задержка, связанная с пребыванием автомобилей в очереди, образующейся на второстепенной дороге, с:

, (2.16)

где n₀ – среднее количество автомобилей в очереди на данном второстепенном направлении, авт.:

, (2.17)

где l_втi – интенсивность входящего потока на данном второстепенном направлении I, авт/с (если 1/ t Δ _H1i≤ l_втi, или n₀ ≥ 600l_втi, то n₀ =600l_втi).

t D_н3i – время, определяемое, как разность между временем, необходимым на торможение перед перекрестком и последующий разгон автомобиля, и временем его движения в свободных условиях, с. В практических расчетах этой величиной пренебрегают, так как она сравнительно мала.

Найдём пропускную способность в данном второстепенном направлении №1, для первого часа эффективного периода суток.

При i =1, авт/час.

.

Так как в данном направлении автомобиль совершает левый поворот то t_грi равно 10с. Средний временной интервал между автомобилями равен 4с.

Исходя из условия, что N_глi < 500авт/час, пропускная способность в данном второстепенном направлении рассчитывается по формуле (2.13).

авт/час.

Среднее время ожидания приемлемого интервала:

c.

Среднее количество автомобилей в очереди на данном второстепенном направлении:

авт.

Средняя задержка, связанная с пребыванием автомобилей в очереди, образующейся на второстепенной дороге:

с.

Средняя задержка одного автомобиля на данном второстепенном направлении:

с.

Аналогично вычисляются и tD_Нi для других второстепенных направлений, результаты расчетов сведены в таблицы (таблицы 2.2 – 2.13).

Для расчёта суммарной задержки автомобилей Т (авт/час) за год на нерегулируемом перекрестке составлена сводная таблица (таблица 2.14).

Таблица 2.2 – Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 7.00 до 8.00

Таблица 2.3 – Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 8.00 до 9.00

Таблица 2.4 – Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 9.00 до 10.00

Таблица 2.5 – Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 10.00 до 11.00

Таблица 2.6 – Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 11.00 до 12.00

Таблица 2.7– Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 12.00 до 13.00

Таблица 2.8 – Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 13.00 до 14.00

Таблица 2.9 – Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 14.00 до 15.00

Таблица 2.10 – Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 15.00 до 16.00

Таблица 2.11 – Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 16.00 до 17.00

Таблица 2.12 – Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 17.00 до 18.00

Таблица 2.13 – Результаты расчета нерегулируемого перекрестка для времени с 18.00 до 19.00

Таблица 2.14 – Сводная таблица результатов расчета нерегулируемого перекрестка

№ Второстепенного направления
Время эффективного периода суток	Утро	7.00-8.00	tΔ i	2, 42	12, 69	0, 93	0, 47	3, 87	9, 81	1, 10	0, 42	0, 73
Ni
8.00-9.00	tΔ i	4, 586	970, 05	1, 38	0, 49	10, 65	64, 77	2, 14	0, 67	54, 91
Ni
9.00-10.00	tΔ i	4, 29	132, 55	1, 35	0, 62	5, 70	23, 16	1, 33	0, 68	5, 98
Ni
10.00-11.00	tΔ i	4, 05	64, 73	1, 35	0, 57	8, 37	24, 97	1, 63	0, 63	2, 99
Ni
Полдень	11.00-12.00	tΔ i	3, 29	66, 29	1, 38	0, 83	8, 14	26, 96	1, 56	0, 56	2, 67
Ni
12.00-13.00	tΔ i	2, 80	14, 74	1, 03	0, 47	6, 84	9, 71	1, 24	0, 44	0, 76
Ni
13.00-14.00	tΔ i	3, 03	16, 99	1, 04	0, 49	5, 76	10, 90	1, 15	0, 51	1, 01
Ni
14.00-15.00	tΔ i	2, 78	155, 54	1, 32	0, 85	6, 84	22, 89	1, 17	0, 37	8, 39
Ni
Вечер	15.00-16.00	tΔ i	3, 38	713, 16	1, 31	0, 62	8, 34	28, 68	1, 66	0, 56	42, 25
Ni
16.00-17.00	tΔ i	5, 83	1083, 63	1, 42	0, 64	9, 43	72, 68	2, 23	0, 90	67, 76
Ni
17.00-18.00	tΔ i	6, 32	1520, 04	1, 69	0, 78	11, 22	85074, 24	2, 65	0, 94	1439, 50
Ni
18.00-19.00	tΔ i	3, 78	665, 64	1, 10	0, 71	9, 20	34, 03	1, 76	0, 58	35, 25
Ni
T=	606705, 61

Анализ данных таблицы 2.14 показывают, что большое значение суммарной задержки на 4 и 10 второстепенных направлениях (рис. 1.1) получается вследствие того, что по отношению к этим направлениям существует большое количество главных направлений. Это приводит к тому, что порой автомобилю, приходится ждать до получаса в направлении 4 и до двух часов в направлении 10, чтобы проехать перекресток или повернуть, из-за этого на этих направлениях нередко образуются заторы.

Полученная величина суммарной задержки может быть использована для оценки эффективности обустройства нерегулируемого перекрестка.

Автомобили на главных направлениях не испытывают помех, движутся по перекрестку без задержек, поэтому пропускная способность этих направлений ограничивается пропускной способностью дорог на подходе или на выходе с перекрестка (на перегоне).

Для расчета пропускной способности перегона необходимо знать геометрические параметры дороги и состав потока, авт/ч:

, (2.18)

где К_мн –коэффициент многополосности (К_мн =1, 9 – для двух полос, 2, 7 – для трех, 3, 5 – для четырех); V₀ –скорость движения одиночного автомобиля, км/ч; L_д – динамический габарит автомобиля.

Динамический габарит автомобиля определяется с учетом продолжительности ориентирования водителя и времени его реакции, м:

, (2.19)

где V₀ –скорость движения одиночного автомобиля, км/ч; t_ор – продолжительность ориентирования водителя, с; t_Р –время реакции водителя, равное 1, 5 с; К_Э –характеристика эксплуатационного состояния тормозной системы автомобиля (принимается не менее 1, 4); j – коэффициент продольного сцепления; i – продольный уклон (при спуске – с минусом); l _а - габарит длины автомобиля,

Продолжительность ориентирования рассчитывают с учетом местных условий движения, с:

, (2.20)

где t₀ – наименьшая продолжительность ориентирования в оптимальных условиях (для автомобильных дорог t₀ = 1, 4 с, для населенных пунктов 1, 8 с); К₁ –коэффициент, учитывающий наличие стоящих на обочинах пересекаемой дороги автомобилей (если остановка или стоянка автомобилей в пределах пересечений разрешена, К₁ = 0, 32; при запрещении остановки К₁ = 0). К₂ и К₃ берутся из таблиц (1; таблица 2.38, 2.39).

Динамический габарит с учетом состава потока, м:

, (2.21)

где L_дл, L_дг, L_да – динамический габарит соответственно легкового, грузового автомобиля и автобуса, м; h_л, h_г, h_а - доли данных типов автомобилей в потоке.

Уровень (коэффициент) загрузки дороги движением:

, (2.22)

где N – интенсивность движения на перегоне, авт/час; Р – пропускная способность перегона, авт/час.

Пропускная способность и уровень загрузки определяется для каждого однородного по условиям участка дороги (рисунок 2.7), для одного наиболее загруженного движением времени суток.

Рисунок 2.3 – Выделение однородных по условиям участков для вычисления пропускной способности и уровня загрузки

Найдем продолжительность ориентирования водителя:

с.

Для участка 1:

м,

м,

м.

Динамический габарит с учетом состава потока:

м.

Пропускная способность:

авт/час.

Уровень (коэффициент) загрузки:

.

Для участка 2,

направление 2 – 8:

м,

м,

м.

Динамический габарит с учетом состава потока:

м.

Пропускная способность:

авт/час.

Уровень (коэффициент) загрузки:

.

Для участка 2,

направление 8 – 2:

м,

м,

м.

Динамический габарит с учетом состава потока:

м.

Пропускная способность:

авт/час.

Уровень (коэффициент) загрузки:

.

Для участка 4:

м,

м,

м.

Динамический габарит с учетом состава потока:

м.

Пропускная способность:

авт/час.

Уровень (коэффициент) загрузки:

.