Таким образом, сформировалось три мнения: поток насыщения для левого поворота не зависит от количества полос; необходимо ввести в расчет коэффициентов многополосности для левоповоротного движения; при неравномерном распределении интенсивности движении по полосам, снижается пропускная способность - это снижение предлагается учитывать с помощью коэффициента использования полос.

Изучение перекрестков показывает, что входной канал обычно имеет две-три полосы. Выделить отдельную полосу для каждого направления в этих условиях затруднительно. Поэтому и возникают полосы совмещенного движения прямого и поворотного маневров (прямо+налево, прямо + направо). Кроме того, если имеется три и более полос перед стоп-линией, то выделение каждому направлению по отдельной полосе, неэффективная форма организации движения. Прежде всего, это связало с тем, что интенсивность движения по полосам неравномерна, а это создает недогрузку некоторых полос.

Единственным источником на русском языке, который можно использовать для расчета совмещенного движения, являются данные, полученные В.Ф. Вебстером.

Рассмотрим три метода расчета потока насыщения на полосах совмещенного движения при повороте налево совместно с прямым потоком [13, 14, 51, 78] (таблица 3).

Таблица 3 Методы расчета потока насыщения на полосах совмещенного движения

Для сравнения рассматриваемых методик принимаем поток насыщения для прямого потока равным 1950 ед./ч, а радиус поворота - 25 м. Производим расчет отдельно для однорядного и двухрядного движения, причем одна из полос служит для движения прямо и налево, вторая - только налево.

Однорядное движение (полоса используется для движения прямо и налево) - представлено на рис 8.

Рис. 8 Изменение потока насыщения в зависимости от доли левоповоротного движения по формулам Вебстера Врубеля Ю.А. и "Руководства НСМ", 2000 при однорядном движении: 1 - значение потока насыщения по формуле Вебстера (совмещенное движения); 2 - значение потока насыщения по формуле Вебстера (движение только на лево): 3 - значение потока насыщения согласно руководства [78] (совмещенное движения); 4 - значение потока насыщения согласно руководства [78] (движение только на лево); 5 - значение потока насыщения по формуле Врубеля Ю.А. (совмещенное движение); 6 и 7 - расхождения в расчетах при переходе от формулы совмещенного движения к левоповоротному.

По методу В.Ф. Вебстера определяем поток насыщения при 100%-ном движении прямо: он составит 1950 ед./ч. Это крайняя левая точка на графике (рис. 1.1). Затем определяем поток насыщения при 100%-ном левоповоротном потоке налево - 1700 ед./ч при радиусе 25 м. Это крайняя правая точка на графике. Теперь определяем потоки насыщения по мере уменьшения доли прямого потока от 100 % до 0 % по формуле для полос совмещенного движения. При 100%-ном прямом потоке поток насыщения составит 1950 ед./ч, это значение совпадает с крайней левой точкой на графике. При уменьшении доли прямого потока с 100 % до 0 % уменьшается поток насыщения. При достижении 0 % прямого потока значение потока насыщения составляет 1126 ед./ч - это крайняя правая точка. Значения крайних правых точек при 100 % левых поворотов, рассчитанных по формулам, предназначенным только для левого поворота и совмещенного, потока, не совпадают. Таким образом, при однорядном движении при расчете с помощью формул В.Ф. Вебстера происходит скачок при переходе от формулы для совмещенного движения прямого и левого потока к формуле для левоповоротного движения в один ряд, равный 50 %.

Согласно методу, предложенному в [78], определяем поток насыщения при 100%-ном движении прямо - он также составит 1950 ед./ч. Это крайняя левая точка на графике (рис. 8). Затем определяем поток насыщения при 100%-ном левоповоротном потоке налево. Он составит 1853 ед./ч, радиус поворота на поток насыщения, представленный в [78] не влияет. Это крайняя правая точка на графике. Теперь определяем потоки насыщения по мере уменьшения доли прямого потока от 100 % до 0 % по формуле для полос совмещенного движения. При 100 % прямого потока поток насыщения составит 1950 ед./ч - это значение совпадает с крайней левой точкой на графике. При уменьшении доли прямого потока с 100 % до 0 % уменьшается поток насыщения. При достижении 0 % прямого потока значение потока насыщения составляет 1300 ед./ч, это крайняя правая точка. Значения крайних правых точек при 100% левых поворотов, рассчитанных по формулам, предназначенным только для левого поворота и совмещенного потока, как и в модели В.Ф. Вебстера, не совпадают. Таким образом, при однорядном движении, при расчете с помощью [78], также происходит скачок при переходе от формулы для совмещенного движения прямого и левого потока к формуле для левоповоротного движения в один ряд - 40 %.

По методу Ю.А. Врубеля [13, 14] значения точек при переходе равны: крайняя левая точка (стопроцентно прямой поток) - 1950 ед./ч, крайняя правая точка (стопроцентно левый поток), рассчитанный по формуле для левоповоротного потока - 1700 ед./ч. При этом значения потоков насыщения, полученные по формуле совмещенного прямого и левоповоротного движения, носят линейный характер и совпадают с крайними точками, полученными с помощью формул 100%-ного поворотного и прямого движения.

Двухрядное движение (одна из полос только для левого поворота, вторая полоса для совмещенного прямого и поворотного маневра) представлена на рис. 9.

Рис. 9 Изменение потока насыщения в зависимости от доли левоповоротного движения по формулам Вебстера при двухрядном движении: 1 - значение потока насыщения по формулам Вебстера (полоса налево + полоса совмещенного движения); 2 - значение потока насыщения по формуле Вебстера (движение на лево в два ряда): 3 - значение потока насыщения согласно руководства [78] (полоса налево + полоса совмещенного движения); 4 - значение потока насыщения согласно руководства [78](движение на лево в два ряда); 5 - значение потока насыщения по формуле Врубеля Ю.А. (полоса налево + полоса совмещенного движения); 6 и 7 - расхождения в расчетах при переходе от формулы совмещенного движения к левоповоротному.

По методу, предложенному В.Ф. Вебстером, при двухрядном движении крайние точки совпадают, то есть скачков при переходе от формулы к формуле не происходит.

По [78] крайние правые точки ре совпадают, происходит скачок на 17 % (при переходе от одной формулы к другой).

Как и при однорядном движении, формула Ю.А. Врубеля при переходе от одной формулы к другой не дает скачков.

Таким образом, возникают противоречия в первой и второй моделях расчета: при совместном движении прямого и левоповоротного направлений, поток насыщения ниже, чем при чистом левоповоротном движении. Время прохождения стоп-линии автомобилем прямого направления выше, чем левоповоротного. Таким образом, поток насыщения на полосах совмещенного движения должен быть равен потоку 100%-ного левоповоротного потока или превышать его.

Скачков при переходе от формулы к формуле быть не должно, а значение потока насыщения для полос совмещенного движения при стопроцентно левоповоротном движении, должно совпадать со значениями формулы чистого поворотного маневра.

Необходимо заметить, что ни одна из этих трех гипотез не проверена в условиях российских городов. Для проверки выявленных противоречий необходимо провести эксперименты.

Практически все ученые и специалисты исследовали потоки прямого движения. Поэтому при обзоре литературы не было найдено ни одного графика движения левоповоротного потока. Кроме того, большинство исследователей проводило эксперименты при ненасыщенном потоке с разрешающими тактами, позволяющими регистрировать максимум 10-12 автомобилей.

Большинство специалистов утверждают, что после 5-10 автомобиля интервал, движения стабилизируется. Кривые с интервалами движения между автомобилями после включения зеленого сигнала доказывают стабилизацию интервала после 7-10 автомобиля.

Однако кривые, полученные [4, 142], показали, что после достижения минимума временной интервал между автомобилями начинает расти.

Исследования перечисленных специалистов проводились с очередями автомобилей не более 12.

Из последних работ по изучению закономерностей движения автомобилей при движении со стоп-линии - труды А.Г. Левашева [142, 145], в которой исследовались очереди из 16 автомобилей. Результаты этого исследования, также показывали, что минимальный интервал движения отмечается при переходе стоп-линии 10-12 автомобилем, а после 14-го транспортного средства в очереди этот интервал начинал расти.

Таким образом, в литературе посвященной транспортным системам городов, сложилось два мнения по закономерностям движения между автомобилями при прохождении стоп-линии: интервал движения между автомобилями снижается и достигает минимума на 7-10 автомобиле, далее стабилизируется и не меняется вне зависимости от порядкового номера; интервал движения между автомобилями достигает минимума на 10-12 автомобиле и затем начинает расти.

Итак, ясно видна необходимость экспериментального исследования левоповоротных маневров и определения закономерностей их движения. Кроме того, необходимы исследования длинных тактов регулирования при очередях до 20-30 автомобилей, которые позволят дать ответ на вопрос: как меняйся интервалы движения при длительности зеленого сигнала.

Применение отсечек для организации левых поворотов - действенный метод повышения пропускной способности [148]. Но данное направление в организации движения изучено недостаточно. Поэтому конфликтно-бесконфликтное движение ставит перед специалистами ряд вопросов:

- до сих пор нет методики расчета левоповоротного движения методом отсечки;

- из публикаций известны примерные значения пропускной способности, но нет формулы для определения длительности зеленого дополнительного сигнала при разной интенсивности движения;

- остается неясным, можно ли считать поток насыщения при конфликтно-безконфликтном движении, равным принятому в бесконфликтном движении.

А.А Поляков [124], Ю.А. Врубель [13, 14] и "Руководство по пропускной способности" [78] считали, что поток насыщения у конфликтного и бесконфликтного маневров одинаковы. Отечественная литература этого не подтверждает.

Пропускная способность как регулируемого перекрестка в целом, так и отдельных его элементов, зависят от распределения зеленого времени между фазами. Увеличение числа фаз позволяет организовать движение транспортных средств без конфликтов, повысить безопасность движения на пересечении.

Практика организации движения показывает, что процесс движения левого поворота без конфликта отличается от метода отсечки. Это связано с тем, что первый автомобиль располагается не около стоп-линии, а в центре перекрестка. Кроме того, автомобили, поворачивающие налево, используют желтый сигнал светофора. Это несколько отличает процесс движения двумя методами организации движения левых поворотов.

(26)

где G_А и G_Е - длительность зеленого сигнала, в течение которого движение налево осуществляется без конфликта и с конфликтом соответственно, с; f ^`_LT и f ^"_LT -коэффициенты приведения потока насыщения, учитывающие левоповоротное движение без конфликта и с конфликтом соответственно.

В [78] при расчете пропускной способности левых поворотов, организованных конфликтно-бесконфликтным способом, разделяют процесс движения на составляющие: время движения в конфликте с прямым потоком (в этот период, движение налево осуществляется на просачивание); время движения налево без конфликта (движение приобретает безопасный характер).

Это делается для того, чтобы определить пропускную способность левых поворотов в случае ненасыщенного потока конфликтного направления. Однако правила выполнения маневра левого поворота в США и в нашей стране отличаются.

Понятно, что необходимо исследовать процесс движения потоков, поворачивающих налево в процессе сложного промежуточного такта.

Конфликтное левоповоротное движение методом просачивания - одно из наименее исследованных направлений в области организации дорожного движения. В случае насыщенных и перенасыщенных потоков отечественная литература четко определила, что движение налево осуществляется только во время желтого сигнала; пропускная способность при этом составляет 2 ед./цикл.

Для случая ненасыщенных потоков, когда в течение горения зеленого сигнала существуют промежутки для выполнения маневра, В.А Владимиров предположил, что во встречном ненасыщенном потоке имеются интервалы, достаточные для безопасного выполнения маневра поворота налево [4]. В.А. Владимиров писал, что пропускная способность левоповоротной полосы увеличивается пропорционально уменьшению интенсивности встречного движения. На самом деле, с уменьшением интенсивности движения противоположного потока количество приемлемых интервалов растет непропорционально. Кроме того, количество полос противоположного потока существенно влияет на количество приемлемых интервалов. Если при однорядном движении достаточно "поймать" приемлемый интервал и повернуть налево, то при двух- и трехрядном движении интервал между автомобилями одной полосы может быть перекрыт движением автомобиля по другой полосе.

До сих пор в отечественной литературе нет методики, определяющей пропускную способность движения одной полосы левого конфликтного и прямого потоков. Сложная и достаточно полная методика расчета имеется в [78] существует и более простая методика [149], применимая к ненасыщенным потокам (таблица 4).

Проблема первой методики состоит в том, что она практически не проверена в условиях движения городов России. Вторая методика, при степени насыщения более 0,5 и высокой интенсивности левого поворота, дает серьезные ошибки.

Таблица 4 Методы расчета потоков насыщения левоповоротных направлений в конфликте с другими направлениями

Проблема первой методики состоит том, что она практически не проверена в условиях движения городов России. Вторая методика при степени насыщения более 0,5 и высокой интенсивности левого поворота, дает серьезные ошибки. Поэтому необходимо детально изучать процесс движения на просачивание и степень влияния левого поворота, осуществляющего маневр на просачивание при условии, что по этой полосе также" разрешено движение прямо. Исследование необходимо проводить при разном количестве полос на конфликтном направлении, с разной интенсивностью движения и степенью насыщения потока.

При расчете режимов регулирования на подходах к регулируемому перекрестку немаловажном остается изучение коэффициентов приведения к легковому автомобилю. Приведенная интенсивность движения в легковых автомобилях используется при расчете режима регулирования и величин транспортных задержек на нем. При проведении обследования должно быть подсчитано количество различных типов транспортных средств, прибывающих на подходе к регулируемому пересечению, а затем автомобили разных типов должны быть приведены к эквивалентному количеству легковых автомобилей. Для этого применяются специальные коэффициенты приведения типов транспортных средств к легковому автомобилю. Коэффициент приведения к легковому автомобилю представляет собой величину, которая показывает, каким количеством легковых автомобилей можно заменить тот или иной тип транспортного средства.

У транспортных средств, имеющих большие габариты и требующих большего времени для проезда через перекресток, по сравнению с легковыми автомобилями, коэффициенты приведения к легковому автомобилю превышают значение 1,0. Это также обусловлено их более низкими динамическими характеристиками.

Приведенная интенсивность движения к интенсивности легковых автомобилей определяется по формуле:

(27)

где k_i - коэффициент приведения транспортного средства i-го типа к легковому автомобилю; N_i - кол-во автомобилей i-го типа в очереди.

В нашей стране коэффициенты приведения к легковому автомобилю принимаются в соответствии с действующим нормативным документом СНиП 2.05.02 - 85 "Автомобильные дороги". Этот нормативный документ не рассматривает дифференцированно различные условия движения (перегоны дорог и улиц, различные типы пересечений и т.д.) и предполагает постоянные коэффициенты для разных элементов дорожных сетей и улично-дорожных сетей городов. В основе этих коэффициентов приведения - соотношение динамических габаритов транспортных средств при движении на перегонах [150]. Исключением являются кольцевые пересечения, для расчетов которых применяются коэффициенты приведения, основанные на соотношении минимальных интервалов между автомобилями различных типов при движении непосредственно на пересечениях этого типа [151].

Вместе с тем, специалисты признают необходимость использования в расчетах режимов регулирования, задержек и т.д. специальных коэффициентов приведения к легковым автомобилям.

За последние 30-40 лет за рубежом было проведено большое количество исследований, направленных на выявление влияния, оказываемого различными типами транспортных средств на пропускную способность регулируемого пересечения. Так, например, в работе [51] Вебстер оценивал коэффициенты приведения к легковому автомобилю (personal car equivalents) для автомобилей большей и средней грузоподъемности. Общее значение величины коэффициента приведения в его расчетах было 1,75.

Миллер [98] получил значение коэффициента приведения для тех же типов автомобилей равное 1,85. При этом его исследования базировались на определении дополнительного времени, которое требуется транспортным средствам данного типа для пересечения перекрестка, по сравнению с легковыми автомобилями.

Брэнстон в 1978 г. определил величину коэффициента приведения для грузовых автомобилей равную 1,74 [61].

Позднее, в 1979 году Branston определяет величину коэффициентов приведения методом регрессионного анализа, обследуя при этом прямо направленное движение. Коэффициенты приведения равнялись 1,35 и 1,68 соответственно для автомобилей средней и большой грузоподъемности. Stuart в 1978 году изучал эффект влияния на пропускную способность автомобилей, не значительно отличающихся от легковых по габаритам. Он определил, что длина автомобиля значительно влияет на величину временного интервала между транспортными средствами при разъезде на перекрестке.

Для сопоставления коэффициенты приведения к легковому автомобилю, полученные разными авторами, сведены в таблицу 5. Особо следует подчеркнуть отличие результатов всех исследований от приводимых в СНиП значений.

Таблица 5 Коэффициенты приведения к легковому автомобилю

Это подтверждает необходимость применения специальных коэффициентов. Следует так же отметить близость значений коэффициентов, полученных Врубелем Ю.А и польским автором [110], хотя ими использовались совершенно разные исходные теоретические предпосылки и методики проведения исследований.

В результате выполненных в 2003 г. подробных исследований А.Г. Левашев получил коэффициенты приведения к легковому автомобилю для регулируемых пересечений и разработал методику их определения, основанную на использовании регрессионной модели [146]. Основные положения и результаты данного исследования представлены ниже.

Исходя из анализа исследовательских работ авторов разных стран, направленных на определение коэффициентов приведения, можно сделать вывод, что не всегда выбирается подробная классификация типов транспортных средств.

Так, например, в современном американском руководстве по пропускной способности дорог (Highway Capacity Manual) принято подразделять все типы транспортных средств на легковые и грузовые транспортные средства [78]. При этом грузовыми транспортными средствами считаются те, которые имеют больше, чем 4 колеса.

Такая же классификация используется в новейшем германском руководстве по проектированию средств регулирования дорожного движения (Handbuch fuer die Bemessung von Strassenver-kehrsanlagen, 2001) [152]. Очевидно, это связано с тем, что исследователи, стремились разработать наиболее удобный способ учета доли грузовых транспортных средств.

В американском руководстве по пропускной способности дорог (НСМ 2000) для всех видов транспортных средств, отличающихся от легковых автомобилей, предлагается усредненный коэффициент приведения к легковому автомобилю, равный 2,0.

С другой стороны в исследовании, которое провели Kockelman K.M. и Ra heel A.S. [153], основной целью было определение коэффициентов приведения к легковому автомобилю для автомобилей, незначительно отличающихся от легковых автомобилей и имеющих также четыре колеса, как и у легковых автомобилей (автомобили типа "Джип"). Результаты этого исследования представлены в табл. 6.

Таблица 6 Коэффициенты приведения по результатам работы Kockelman K.M. и Raheel A.S. [153]

По результатам обработки статистических данных, исследователи сделали следующий вывод: величина временного интервала, а также коэффициента приведения к легковому автомобилю для автомобилей типа "Джип" отличается от соответствующих значений для легкового автомобиля.

Следовательно, предложенная в американском руководстве классификация типов транспортных средств изначально закладывает определенную погрешность при определении величины потока насыщения для реальных условий, а также при определении величины пропускной способности элементов регулируемого перекрестка.

Несомненно, что классификации транспортных средств, представленные в американском и германском руководствах имеют основания. Тем не менее, для транспортных средств, которые часто преобладают на регулируемых пересечениях (микроавтобусы, грузовые автомобили средней грузоподъемности, автобусы малой вместимости) следует определять отдельные коэффициенты приведения.

На основании рассмотренных выше данных, а также на основании уже существующей классификации транспортных средств, представленной в СНиП 2.05.02-85, Левашевым А.Г. была предложена следующая классификация типов транспортных средств (табл. 7) [146].

Таблица 7 Классификация типов транспортных средств

Следует отметить, что в исследованиях разных специалистов обследовались лишь полосы прямого направления. Поэтому для получения полного представления о состоянии транспортного потока на регулируемом пересечении, необходимо провести ряд работ, направленных на определение коэффициентов приведения транспортных средств, движущихся не только по различным полосам движения (направление; ширина полосы), но и при различных уклонах подходов перекрестка. Полученные коэффициенты приведения позволят более качественно проектировать регулируемые пересечения, а также проводить оценку их эффективности.

Изучив и проанализировав труды различных ученых в области исследования параметров организации и управления дорожным движением на регулируемых пересечениях, можно сделать ряд выводов:

- суммарные потери времени в цикле следует определять как сумму интервалов между окончанием и началом эффективных длительностей зеленых сигналов;

- для определения эффективной длительности сигналов, а также пропускной способности коротких фаз регулирования необходимо иметь величину стартовой задержки;

- одно из важных понятий, характеризующих условия движения транспортного потока на регулируемом перекрестке, является "идеальный" поток насыщения. Он реализуется при следующих условиях: ширина полосы движения 3,6 м, продольные уклоны равны нулю, сухое дорожное покрытие, отсутствие помех, создаваемых паркующимися автомобилями и остановочными пунктами общественного транспорта. Перечисленные условия получили название идеальных (Highway Capacity Manual 2000). Для эффективного решения практических задач в области проектирования регулируемых пересечений необходимо получить уточненное значение идеального потока насыщения. Затем разработать развитую систему поправочных коэффициентов к этой величине, как это сделано в американском "Руководстве по пропускной способности дорог 2000" (Highway Capacity Manual 2000);

- анализ публикаций по оценке пропускной способности регулируемых пересечений позволяет оценивать их как достаточно противоречивые. Существующее в Российской Федерации методическое обеспечение по данному разделу организации движения, несомненно, требует обновления;

- основным источником неверных расчетов режимов регулирования, пропускной способности, интенсивности движения, задержек, длины очереди, потока насыщения являются неточные коэффициенты приведения видов транспортных средств к легковому автомобилю;

- для расчета потока насыщения поворотных маневров, в современной литературе применяются два противоположных метода: а) учитывающий радиус поворота и б) фиксированный коэффициент приведения к прямому потоку;

- вопрос об учете коэффициента многополосности при расчете тактов и циклов светофорного регулирования не решен;

- сравнение известных формул по расчету прямого, поворотного и совмещенного движений (прямой + поворотный поток) показало, что при переходе от формулы для расчета потока насыщения совмещенного движения к формуле левоповоротного движения величина потока насыщения резко возрастает на 50 %. Такое несоответствие указывает на недостатки расчета потока насыщения на полосах совмещенного движения.

Заключение

левоповоротный движение регулирование конфликт

План научно-исследовательской практики выполнен полностью: осуществлен анализ способов организации левоповоротного движения на пересечениях, проанализировав вышеуказанную информацию можно сказать, что осуществление левоповоротного движения в конфликте с прямым трафиком малоизученное направление в области организации дорожного движения. Метод просачивания при насыщенных и перенасыщенных потоках не позволяет автомобилистам в полной мере им воспользоваться, метод отсечки довольно широко применим в нашей стране, но методик его расчета на данный момент нет. Поэтому необходимы исследования внутрифазового левоповоротного конфликта с учетом интенсивности движения встречного потока и его загрузки по полосам.

Размещено на Allbest.ru