6.3. Пропускная способность дороги

Пропускной способностью дороги называют количество автомо­билей, которое может пройти по ней за определенный отрезок времени. Следует ясно представлять себе, что пропускная спо­собность не является однозначным параметром, характеризую­щим дорогу, так как может меняться в широких пределах в зави­симости от скорости движения, степени его организованности и от состояния дорожного покрытия.

Обычно под практической типичной пропускной способностью (термин, введенный Н. Ф. Хорошиловым) подразумевают наи­большее число автомобилей, которое пропускает дорога при фактически складывающихся на ней режимах движения тран­спортных потоков. Оно зависит от соотношения в потоке между грузовыми и легковыми автомобилями, квалификации и дисцип­лины водителей, элементов плана, продольного профиля дороги и погодных условий.

В нормах и справочниках пропускная способность обычно при­водится для средних дорожных условий применительно к смешанному, частично связанному транспортному потоку при бла­гоприятных погодных условиях в характерных условиях рельефа. Ее выражают в приведенном числе легковых автомобилей.

Для сравнительной оценки возможностей дороги используют максимальную теоретическую пропускную способность, опреде­ляемую расчетом по формулам динамической теории движения транспортных потоков для идеализированного колонного движе­ния однотипных автомобилей в благоприятных дорожных усло­виях, на прямом горизонтальном участке с сухим шероховатым покрытием.

Рассмотрим пропускную способность полосы движения, по которой следует с соблюдением постоянных расстояний между однотипными автомобилями транспортный поток. Определим ми­нимальное безопасное расстояние между двумя автомобилями в потоке, при условии работы водителя без нервно-эмоциональных перегрузок, с нормальными для него временем реакции и соблю­дением необходимых зазоров безопасности от переднего авто­мобиля.

После того, как водитель первого автомобиля по какой-либо причине начинает торможение, задний автомобиль за время реак­ции водителя 1с проходит путь l₁ = V. Вследствие возможного различия в состоянии тормозов переднего и заднего автомобилей тормозной путь первого может оказаться меньшим и тогда задний автомобиль дополнительно приблизится к переднему на рас­стояние (см. п. 5.5)

l₂ = l_з - l_п = ,

где V - скорость, км/ч;

l_з и l_п - тормозные пути заднего и переднего автомобилей, м;

К_з и К_п - коэффициенты эксплуатационного состояния тормозов обоих автомобилей.

Для безопасности движения должен быть обеспечен также некоторый запас расстояния между остановившимися автомо­билями l_зап .

Отсюда безопасное расстояние между автомобилями при дви­жении со скоростью V

,

а длина участка, приходящегося на один автомобиль на дороге,

L = S + l_a ,

где l_а - длина автомобиля.

Количество автомобилей, прошедших через рассматриваемое сечение дороги в одном направлении за час, т. е. пропускная способность полосы движения при скорости V,

.

В целях лучшего учета условий движения различные авторы делают разные допущения о режиме торможения и о состоянии тормозов переднего и заднего автомобилей. Наиболее распро­странено предположение о необходимости мгновенной остановки переднего автомобиля (К_п = 0), что физически можно себе пред­ставить как падение с грузового автомобиля какого-либо пред­мета, наезд на который представляет опасность для заднего авто­мобиля. В этом случае

(6.2)

Математическое исследование уравнения (6.2) показывает, что N имеет максимум в пределах 1100 - 1600 авт/ч, соответствую­щий скорости движения 20 - 40 км/ч. При дальнейшем возраста­нии скорости пропускная способность медленно снижается (рис. 6.7).

Второе допущение исходит из предпосылки об одинаковом состоянии и режиме торможения переднего и заднего автомоби­лей (К_з = К_п ). В этом случае

N = , (6.3)

где V - скорость, км/ч.

Согласно этому уравнению, пропускная способность дороги возрастает со скоростью и не зависит от коэффициента сцепления. Это предположение может осуществиться только в будущем при введении автоматического управления движением.

В результате многочисленных наблюдений за режимами движения транспортных потоков на дорогах разных типов в разных странах был предло­жен ряд эмпирических формул, сохраняющих структуру выражений (6.2) и (6.3), но разли­чающихся по значениям l_зап и l_а и коэффициентов при V и V².

Значение пропускной способ­ности по этим формулам иногда принимают за наибольшую про­пускную способность одной по­лосы движения. Это неправильно, поскольку уравнение (6.2), которое является основным, предусматривает упорядоченное движение по одной полосе без обгонов. Между тем происхо­дящие в реальных условиях обгоны в прямом и встречном транспоротных потоках создают помехи для движения и приводят к существенному снижению средней скорости. Это накладывает ограничение на использование уравнения (6.2), поскольку средняя скорость потока автомобилей, которой соответствует определенная пропускная способность, должна одновременно удовлетворять и уравнению (6.1).

Поэтому, как следует из рис. 6.8, пропускная способность дороги сдвумя полосами движения должна соответствовать точке пересечения прямой и кривой, выражаемых уравнениями (6.1) и (6.2) на графике зависимости скорости от пропускной способности.

Поскольку скорости свободного движения по дорогам зависят от

степени их технического совершенства, пропускные способ­ности дорог разных категорий N определяются точками пере­сечения с кривой, выражаемой уравнением (6.2) прямых, соот­ветствующих значениям скорости V_о свободного движения оди­ночных автомобилей на этих дорогах.

Если фактическая интенсивность по дороге меньше пропуск­ной способности, средняя скорость автомобилей возрастает, интервал между автомобилями соответственно увеличивается или группы автомобилей следуют с разрывами. Если интенсивность возрастает по сравнению с пропускной способностью, найденной описанным выше способом (N'_III >N_III), то условия движения значительно ухудшаются. Движение транспортного потока начи­нает происходить с меньшими интервалами между автомобилями, с уменьшенными расстояниями запаса l_зап или вовсе без них, с риском наездов па идущие впереди автомобили, а следовательно, и с повышенной напряженностью работы водителей. В резуль­тате кривая теоретической пропускной способности как бы сме­щается на графике вправо и в тем большей степени, чем больше превышает фактическая интенсивность движения пропускную способность, найденную из «нормальных» условий движения. Скорость потока при этом заметно снижается (V'_N < V_N), а при существенном превышении теоретической пропускной способ­ности возникают заторы. Дорога перестает справляться со своими функциями.

При разработке норм на проектирование дорог ( СНиП II-Д. 5 - 72 ) практическую пропускную способность определяли опиcанным выше методом, но использовали установленные путем наблюдений на разных дорогах зависимости средней скорости транспортного потока и интервалов между автомобилями от скорости. Полученные Н.Ф. Хорошиловым значения «типичной пропускной способности» приведены в табл. 6.1. Таблица 6.1

Категория дороги	Пропускная способность одной полосы движения,авт/ч, при рельефе местности
	равнинном	пересеченном	горном
І,ІІ ІІІ ІV V	1200 1000 850 650	1100 900 800 550	1000 800 650 400

Эти данные относятся к благоприятным дорожным условиям. При осложнении дорожных условий пропускная способность снижается и в значения ее, приведенные в таблице, вводят поправочные коэффициенты (см. п. 8.5).