Технические средства организации дорожного движения

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет» имени Т. Ф. Горбачёва Кафедра автомобильных перевозок

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по курсу

«Технические средства организации дорожного движения»

Выполнил: студент

группы ОДб-131

Волков В. В.

Проверил: Жданов В. Л.

Кемерово 2016



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общие положения

2. Исходные данные

3. Этапы расчетов

3.1 Расчет длины участка магистрали

3.2 Расчет потоков насыщения

3.3 Расчет величины фазовых коэффициентов

3.4 Расчет величины промежуточного периода

3.5 Определение потерянного времени

3.6 Расчет длительности расчетных циклов светофорного регулирования

4. Построение графика

4.1 Предварительный этап построения графика коорди-нированного регулирования

4.2 Этап окончательного построения графика коорди-нированного регулирования.



ВВЕДЕНИЕ

Целью курсовой работы является закрепление знаний, полученных при изучении дисциплин «Организация дорожного движения», «Технические средства организации дорожного движения». В данной работе объектом инженерных расчётов является координированное светофорное регулирование на магистрали («Зелёная волна»). Подобная задача часто возникает в процессе выполнения выпускной квалификационной работы и дальнейшей профессиональной деятельности. Курсовая работа способствует развитию навыков самостоятельной работы, инженерных расчётов по направлению, грамотного оформления технической документации, использования нормативных документов и специальной литературы.



1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Координированным регулированием называется согласованная работа ряда светофорных объектов с целью сокращения задержки транспортных средств. регулирование коэффициент координированный светофорный

Для организации координированного регулирования необходимо выполнение следующих условий:

- наличие не менее двух полос для движения в каждом направлении;

- одинаковый цикл регулирования на всех перекрёстках, входящих в систему координации;

- расстояние между смежными светофорными объектами не должно превышать 800 м.

Первое условие связано с необходимостью безостановочного движения транспортных средств с расчётной скоростью и своевременного их прибытия к очередному светофорному объекту. Их задержка в пути приведёт к нарушению процесса координированного регулирования, так как увеличение времени движения на перегонах способствует прибытию автомобиля к перекрёстку с опозданием (в период действия запрещающего сигнала). При узкой проезжей части вероятность задержки в пути повышается, так как затруднён объезд возможных препятствий на дороге (остановившиеся у тротуара автомобили, остановочные пункты общественного транспорта и т.д.).

Одинаковый цикл на всех перекрестках обеспечивает необходимую периодичность смены сигналов, сохранение расчётного сдвига включения фаз, разрешающих движение вдоль маршрута координации.

Ограничение, накладываемое на длину перегона, связано с процессом группообразования в транспортном потоке. Группа автомобилей образуется при разъезде очереди, скопившейся в ожидании разрешающего сигнала светофора. В начале перегона непосредственно за перекрёстком интенсивность такой группы близка к потоку насыщения.

В процессе дальнейшего движения группы начинается её распад из-за различных скоростей транспортных средств, составляющих эту группу. Разброс скоростей обусловлен разнородностью состава транспортного потока, а также влиянием индивидуальных особенностей водителей. Автомобили с более высокими скоростями перемещаются в головную часть группы, медленно движущиеся автомобили - в её конец или отстают от группы. Этот процесс прогрессирует по мере удаления группы от предыдущего светофорного объекта, время проезда группы мимо неподвижного наблюдателя увеличивается, её средняя интенсивность движения падает. При расстоянии между соседними перекрёстками более 800 м в связи с полным распадом группы её задержанная часть резко увеличивается и координированное регулирование становится неэффективным.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В данной курсовой работе рассматривают организацию координированного регулирования на городской магистрали (проспект Великий). Схема участка городской магистрали приведена на рис. 3.1. Так как требуется выполнение необходимых условий для введения координированного регулирования, указанных выше, исходные данные можно разбить на две группы: постоянные и индивидуальные.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.1. Схема участка магистрали (цифры в кружках обозначают номер перекрёстка; ?_1-2, ?_2-3, ?_3-4, ?_4-5 - расстояния между соответствующими перекрёстками)

В качестве постоянных исходных данных принимают следующие параметры системы дорожного движения:

- число перекрёстков на магистрали - 5 (пересечение проспекта Великого с 1-й, 2-й, 3-й, 4-й, 5-й Малыми улицами);

- число фаз регулирования на каждом перекрёстке - 2 фазы;

- ширина разделительной полосы, обустроенной на Великом проспекте - 2 м;

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.2. Обозначение транспортных потоков на перекрёстке

В качестве индивидуальных исходных данных заданы:

- ширина проезжих частей на всех Малых улицах и проспекте Великом (табл. 3.1);

- расстояния между перекрёстками (табл. 3.2);

- часовая интенсивность транспортных потоков на всех пяти перекрёстках проспекта Великого в приведённых единицах (рис. 3.2, табл. 3.3);

- расчётная средняя скорость движения транспортных потоков по Великому проспекту.

Сложные условия движения на перекрёстке предполагают наличие только осевой разметки без обозначения полос движения. В табл. 3.1 ширина проезжей части Великого проспекта приведена без учёта разделительной полосы, т.е. приведена общая ширина проезжих частей, используемая для движения автомобилей в прямом и обратном направлениях.

Вариант № 763.

Скорость движения 40 км/ч.

Таблица 3.1-Ширина проезжих частей

№ варианта	Ширина проезжих частей, м
	пр-т Великий	ул. 1-я Малая	ул. 2-я Малая	ул. 3-я Малая	ул. 4-я Малая	ул. 5-я Малая
7	25	12	17	15	13	16

Таблица 3.2-Расстояния между перекрёстками

Вариант задания	?1-2, м	?2-3, м	?3-4, м	?4-5, м
6	660 37	440	520	480

Таблица 3.3-Интенсивность транспортных потоков (вариант задания 3)

Транспорт-ный поток	Часовая интенсивность на перекрёстках, пр. авт/ч
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
q1	1580	1625	1715	1890	2005
q11	170	155	180	195	210
q12	85	90	115	140	145
q2	480	520	555	660	870
q21	130	115	125	140	160
q22	115	90	100	125	135
q3	1595	1630	1740	1875	1990
q31	160	130	175	195	215
q32	75	85	105	130	140
q4	495	515	550	650	885
q41	140	120	135	145	170
q42	125	115	105	110	135

3. ЭТАПЫ РАСЧЕТОВ

3.1 Расчёт длины участка магистрали

L=12+660+17+440+15+520+13+480+16=2173 м (4.1)

3.2 Расчет потоков насыщения

прив.авт/ч, (4.2)

где а, b, с - интенсивность движения транспортных средств соответственно прямо, налево и направо в процентах от общей интенсивности, в j-м направлении i-й фазы регулирования.

Для проверки величины процентов в формуле (4.2) указаны и сведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1-Величина процентов интенсивности движения при расчёте потоков насыщения

Фаза	Направление	Манёвр	Проценты потоков насыщения на перекрёстках
			№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
1	1	a	83,9	84,9	82,8	82,3	82,3
		b	5,4	5,5	6,7	7,4	7,2
		c	10,8	9,5	10,5	10,3	10,5
	3	a	85,3	86,8	83,9	82,7	82,2
		b	4,7	5,2	6,0	6,9	7,0
		c	10,0	8,0	10,1	10,4	10,8
2	2	a	49,0	60,6	59,5	59,8	66,1
		b	24,0	17,3	18,0	18,9	15,5
		c	27,1	22,1	22,5	21,2	18,4
	4	a	46,5	54,4	56,4	60,8	65,5
		b	25,3	22,3	19,1	16,9	15,3
		c	28,3	23,3	24,5	22,3	19,2



При расчёте потока насыщения следует учитывать коэффициент условий движения. В данных расчётах принимают сложные условия движения (К_усл=0,85).

прив. авт/ч

Результаты расчётов потока насыщения сводятся в табл. 4.2.

Таблица 4.2-Величина потоков насыщения

Фаза	Направление	Потоков насыщения на перекрёстках, прив. авт/ч
		№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
1	1	5226,6	5235,8	5181,6	5158,5	5162,9
	3	5260,7	5267,1	5211,2	5174,5	5166,0
2	2	2146,5	3200,7	2809,1	2427,1	3071,3
	4	2124,8	3094,6	2778,5	2452,6	3071,2

3.3 Расчет величины фазовых коэффициентов по формуле

(4.3)

где y_ij - фазовый коэффициент j-го направления i-й фазы регулирования; q_ij и М_нij - соответственно интенсивность движения и поток насыщения в j-м направлении движения i-й фазы регулирования, прив.авт/ч.

Результаты расчётов фазовых коэффициентов с округлением до третьего знака после запятой сводят в табл. 4.3.



Таблица 4.3-Величина фазовых коэффициентов

Фаза	Направление	Фазовые коэффициенты на перекрёстках
		№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
1	1	0,302	0,310	0,331	0,366	0,388
	3	0,303	0,309	0,334	0,362	0,385
2	2	0,224	0,162	0,198	0,272	0,283
	4	0,233	0,166	0,198	0,265	0,288

При пофазном разъезде за расчётный (определяющий основной период) фазовый коэффициент y_i принимают наибольшее значение y_ij в i-й фазе. Как следствие, для каждого перекрёстка следует выделить значение расчётных фазовых коэффициентов в каждой фазе и свести их в табл. 4.4.

Суммарный фазовый коэффициент Y характеризует общую загрузку перекрёстка по всем направлениям. Для пофазного разъезда Y определяют из выражения

. (4.4)

Значения суммарного фазового коэффициента также следует привести в табл.4.4.

Таблица 4.4-Значения расчётных фазовых коэффициентов

Фаза	Расчётные фазовые коэффициенты на перекрёстках
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
1	0,303	0,310	0,334	0,366	0,388
2	0,233	0,166	0,198	0,272	0,288
Y	0,536	0,477	0,532	0,638	0,677



3.4 Расчет величины промежуточного периода по формуле

с, (4.5)

где V_а - средняя скорость транспортных средств при движении в зоне перекрёстка без торможения (с ходу), км/ч; а_т - среднее замедление транспортного средства при включении запрещающего сигнала (для практических расчётов а_т = 3-4 м/с²), м/с²; - расстояние от стоп-линии до ДКТ, м; - длина транспортного средства, наиболее часто встречающегося в потоке, м.

м

При оформлении расчётов следует величину свести в табл. 4.5.

Таблица 4.5-Величина расстояния до дальней конфликтной точки

Фаза	Расстояния до дальней конфликтной точки на перекрёстках, м
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
1	24,1	26,0	24,9	24,4	25,2
2	36,0	36,0	36,0	36,0	36,0

Значения V_а зависят от характера манёвра транспортного средства на перекрёстке. При движении в прямом направлении в качестве V_а принимают скорость координации, при движении в поворотном направлении V_а = 25-30 км/ч.

Результаты расчётов промежуточных периодов сводят в табл. 4.6.

Таблица 4.6-Величина промежуточных периодов

Фаза	Промежуточные периоды на перекрёстках, с
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
1	5,348	5,621	5,468	5,387	5,510
2	5,542	5,542	5,542	5,542	5,542

В период промежуточного такта заканчивают движение пешеходы, ранее переходившие улицу на разрешающий сигнал светофора. Максимальное время, требуемое пешеходу для освобождения проезжей части, определяется

с, (4.6)

где t_пi(пш) - максимальное время, которое потребуется пешеходу, чтобы освободить проезжую часть, с; В_пш - ширина проезжей части, пересекаемой пешеходами в i-й фазе регулирования, м; V_пш - расчётная скорость движения пешеходов (на наземном пешеходном переходе принимают V_пш = 1,4 м/с), м/с.

Результаты расчётов максимального времени, требуемого пешеходу для освобождения проезжей части сводят в табл. 4.7.

Таблица 4.7-Величина максимального времени, требуемого пешеходу для освобождения проезжей части

Фаза	Максимальное время, требуемое пешеходу для освобождения проезжей части на перекрёстках, с
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
1	2,143	3,036	2,679	2,321	2,857
2	2,232	2,232	2,232	2,232	2,232



В качестве расчётного промежуточного периода выбирают наибольшее значение из t_пi и t_пi(пш).

3.5 Определение потерянного времени

Потерянное время в i-й фазе t_птi определяется

с, (4.7)

где t_cтi - задержка старта в i-й фазе регулирования, с; t_рi - время разъезда очереди в i-й фазе регулирования, с.

Потерянное время в цикле регулирования Т_пт определяют:

с, (4.8)

где n - число фаз в схеме пофазного разъезда (n=2).

Для практических расчётов принимают t_cтi = 2 c, t_pi = 3 c.

Результаты расчётов потерянного времени сводят в табл. 4.8.

Таблица 4.8-Потерянное время в фазах и циклах регулирования

Фаза	Потерянное время в фазах и циклах регулирования на перекрёстках, с
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
1	4,348	4,621	4,468	4,387	4,510
2	4,542	4,542	4,542	4,542	4,542
Тпт	9,000	10,000	9,000	9,000	10,000



3.6 Расчет длительности расчётных циклов светофорного регулирования для каждого перекрёстка по формуле Вебстера

с. (4.9)

Результаты расчётов длительности циклов светофорного регулирования сводят в табл. 4.9.

Таблица 4.9 Расчётные длительности циклов регулирования

Расчётные длительности циклов регулирования на перекрёстках, с
№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
39,884	38,225	39,516	51,149	61,826

Определение номера ключевого перекрёстка и единой расчётной длительности светофорного цикла, общей для всех перекрёстков. В качестве общей длительности светофорного цикла принимается максимальное значение среди всех перекрёстков, т.е. перекрестка №5, где =61,826 с. Остальные величины циклов светофорного регулирования в расчётах не участвуют.

Определяют эффективного времени первой и второй фазы, используя значения фазовых коэффициентов и суммарного фазового коэффициента из табл. 4.4, а также значения суммарного потерянного времени в цикле из табл. 4.8 для каждого перекрёстка, по формуле

, с. (4.10)

При этом для всех пяти перекрёстков в формуле (4.10) используется одно и то же значение выбранного ключевого перекрёстка.

Определение величины основного периода по формуле

, с. (4.11)

Расчётные основные периоды необходимо проверить на обеспечение ими пропуска в соответствующих направлениях пешеходов.

Расчет времени, необходимого для пропуска пешеходов по какому-либо направлению t_пш

, с. (4.12)

Результаты расчётов , и сводят в табл. 4.10.

Таблица 4.10 Результаты расчётов структуры светофорных циклов

Параметр	Параметры светофорных циклов на перекрёстках, с
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
	29,9	33,7	33,2	30,3	29,8
	23,0	18,1	19,7	22,5	22,1
	28,9	32,7	32,2	29,3	28,8
	22,0	17,1	18,7	21,5	21,1
	14	17	16	14	16
	14	14	14	14	14

Таким образом окончательная структура циклов:

перекрестка №1: 29-5-22-6

перекрестка №2: 33-6-17-6

перекрестка №3: 32-5-19-6

перекрестка №4: 29-5-22-6

перекрестка №5: 29-6-21-6

4. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА

При сравнительно небольшом числе светофорных объектов для расчёта программ координированного регулирования достаточно эффективен графоаналитический метод.

Сущность метода заключается в построении графика «путь-время», который выполняют в системе прямоугольных координат с обязательным строгим соблюдением масштаба и нанесением на график миллиметровой сетки. Масштаб графика выбирают из условия наилучшей видимости и определяют в зависимости от суммарной длины магистрали (или её участка), на которой вводят координированное регулирование, а также от параметров светофорного цикла на светофорных объектах магистрали. По горизонтальной оси графика откладывают значения времени в секундах, по вертикальной оси - значения пути в метрах.

На основе исходных данных, указанных выше, осуществляют расчёт программ координированного регулирования, который проводят в несколько этапов.

4.1 Предварительный этап построения графика координированного регулирования

Предварительный этап построения графика координированного регулирования осуществляют в следующем порядке.

1. Слева от вертикальной оси графика «путь-время» с соблюдением его вертикального масштаба наносят выпрямленный схематичный план магистрали с указанием расстояний между перекрёстками 1-5 и режимов регулирования на них, соответствующих расчётному циклу (рис 5.1). Вправо через границы перекрёстков проводят линии, параллельные горизонтальной оси. На горизонтальной оси, соответствующей ключевому перекрёстку (на рис. 5.1 - перекрёсток 5), наносят слева направо с соблюдением горизонтального масштаба повторяющуюся последовательность сигналов вдоль магистрали.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4.1. Предварительный этап построения графика координированного регулирования

Слева от схематичного плана магистрали указывают продолжительность сигналов светофоров по магистрали в секундах в последовательности: зелёный - жёлтый - красный - красный с жёлтым (рис. 5.1).

Масштаб графика должен позволить нанести минимум три светофорных цикла на диаграмме ключевого перекрёстка.

2. Определение ширины ленты времени. Лента времени характеризует границы группы автомобилей, выполняющих требования координированного регулирования. Другими словами, если график движения автомобиля находится внутри этой ленты, то ему гарантируется безостановочное движение. Ширину ленты времени, определяют по формуле

(5.1)

где - ширина ленты времени, с; - длительность основного такта на ключевом перекрёстке по координируемому направлению, с.

3. Определение угла наклона лент времени на графике координированного регулирования. Тангенс угла наклона лент времени б на графике соответствует расчётной скорости и определяется по формуле

(5.2)

где - расчётная скорость движения, км/ч; - горизонтальный масштаб (число секунд в 1см); - вертикальный масштаб (число метров в 1см).

4. Начало построения графика. От начала зелёных сигналов на ключевом перекрёстке и точек, отстоящих вправо на величину , проводят ленты времени какого-то одного направления движения, наклонные к горизонтали на уголб.

Ленты времени для встречного направления принимаются той же ширины. Однако она будет иметь обратный наклон, определяемый по формуле (5.2), соответственно расчётной скорости этого направления (угол на рис. 5.1).

4.2 Этап окончательного построения графика координированного регулирования

После осуществления предварительного этапа осуществляют построения для получения окончательного графика координированного регулирования. Для этого располагают ленты времени встречного направления под расчётным углом в границах зелёного сигнала на ключевом перекрёстке. При этом добиваются по возможности такого взаимного положения лент времени, чтобы на линиях остальных перекрёстков расстояния (рис. 4.1), отсекаемые двумя лентами времени прямого и обратного направлений, были не больше длительности зелёного сигнала в направлении координации для каждого перекрёстка.

После этого на все горизонтальные полосы, соответствующие остальным перекрёсткам, наносят повторяющиеся последовательности сигналов таким образом, чтобы зелёные сигналы охватывали участки , занятые обеими лентами времени. Если при этом имеется избыток зелёного сигнала, то он обязательно должен быть расположен слева от участка . Это требование относится, в том числе, и для ключевого перекрёстка.

Если участок оказался больше зелёного сигнала на каком-либо перекрестке одна из лент времени попадает частично на запрещающий сигнал, необходима коррекция графика. Данную коррекцию осуществляют следующими путями:

- уменьшением ширины ленты времени;

- изменением расчётной скорости (угла наклона ленты времени);

- увеличением длительности зелёного сигнала по магистрали на необходимых перекрёстках

Структура цикла для построения графика координированного регулирования:

структура перекрестка №1: 29-3-28-2,

структура перекрестка №2: 33-3-24-2,

структура перекрестка №3: 32-3-25-2,

структура перекрестка №4: 29-3-28-2,

структура перекрестка №5: 29-3-28-2.

Перечисленные способы коррекции должны быть ограничены разумными пределами, поскольку могут привести к обратному результату - снижению эффективности управления дорожным движением. Ширину ленты времени не рекомендуют делать менее 0,5, ибо с её сужением уменьшается вероятность безостановочного проезда по магистрали транспортных средств. Допустимыми границами изменения расчётной скорости являются 10% либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения. В противном случае расчётная скорость будет существенно отличаться от реальной, что приведёт к увеличению числа задержанных автомобилей. Длительность зелёного сигнала по магистрали увеличивают за счёт пересекаемой улицы, вследствие чего на этой улице на подходах к магистрали могут возрасти транспортные задержки. Как следствие, рекомендуется увеличивать длительность зелёного сигнала не более чем на 5 с. В крайнем случае, допускается дополнительно увеличивать длительность зелёного сигнала за счёт имеющихся на перекрёстке переходных интервалов. При этом следует обязательно проверять уменьшенный основной период для пересекаемой улицы по условию пропуска пешеходного и трамвайного движения.

После коррекции графика на него наносят все ленты времени для потоков прямого и встречного направлений. В результате он приобретает законченный вид (Приложение А).

После этого по полученному графику необходимо определить сдвиг фаз. Под сдвигом фаз понимают интервал времени между началами основных тактов на соответствующих светофорных объектах. Очевидно, что величина сдвига фаз всегда меньше или равна циклу регулирования. Различают следующие виды сдвига фаз:

- относительно смежных светофорных объектов;

- относительно принятой нулевой отметки (для удобства в качестве нулевой отметки рекомендуют использовать начало основного такта на первом перекрёстке);

- относительно принятой нулевой линии, в качестве которой используют вертикальную ось графика координированного регулирования.

Определение сдвигов фаз:

1. -3

36

5

33

2. -3

33

38

9

3. 54

51

25

30

0

Таким образом, взаимное расположение на горизонтали полученного графика точек, соответствующих началу зелёных сигналов, определяет названные сдвиги фаз.

Необходимо отметить, что при организации координированного регулирования учитывают транспортные средства, поворачивающие с примыкающих улиц на магистраль. Часть из них подъезжает к перекрёстку при красном сигнале на магистрали и поэтому останавливается. Кроме этого, медленно движущиеся автомобили группы, следующей по магистрали, также могут быть остановлены, прибывая к перекрёстку с опозданием на красный сигнал светофора. Такие автомобили носят название внегрупповых.

Очередь внегрупповых автомобилей является препятствием для безостановочного движения последующей группы, подходящей к перекрёстку к моменту начала зелёного сигнала. Очереди внегрупповых автомобилей определяют для каждого перекрёстка методом натурных наблюдений после внедрения разработанной системы координированного регулирования. Уменьшить негативное влияние внегрупповых автомобилей можно за счёт избытка зелёного сигнала. Именно поэтому если на перекрёстках имеется данный избыток, то на окончательном графике координированного регулирования он должен быть расположен слева от участка (в то числе и на ключевом перекрёстке).

В заключение можно сказать, что полученная программа координированного регулирования является расчётной и на практике в процессе эксплуатации этой системы программа координации может потребовать дальнейшей доработки.

Размещено на Allbest.ru

...