5. Расчет пропускной способности и уровня загрузки дороги движением

5.1. Теоретические сведения

Пропускная способность – максимальное число автомобилей, которое может пропустить участок в единицу времени в одном или двух направлениях в рассматриваемых дорожных и погодно-климатических условиях.

Пропускная способность зависит от большого числа факторов: дорожных условий (ширины проезжей части, продольного уклона, радиуса кривых в плане, расстояния видимости и др.), состава потока автомобилей, наличия средств регулирования, погодно-климатических условий, возможности маневрирования автомобилей по ширине проезжей части, психофизиологических особенностей водителя и конструкции автомобилей. Изменение этих факторов приводит к существенным колебаниям пропускной способности в течении суток, месяца, сезона и года. При частом расположении помех на дороге происходят значительные колебания скорости, приводящие к появлению большого числа автомобилей, движущихся в группах, а так же снижению средней скорости всего потока.

На пропускную способность маршрута в целом существенно влияет время, затрачиваемое на преодоление узких мест отдельных участков дороги. Продолжительность этого времени может меняться от нескольких десятков секунд на регулируемых пересечениях до нескольких минут на затяжных подъемах и железнодорожных переездах. Увеличение этого времени может резко изменить пропускную способность и создать заторы, а также увеличить протяжение участка, на котором сказывается влияние затора на режим движения автомобилей. Поэтому снижение продолжительности преодоления узких мест позволяет улучшить условия движения не только в их зоне, но и в целом по дороге, повысить ее пропускную способность.

Определение пропускной способности необходимо не только для выявления участков требующих улучшения условия движения, но и для оценки экономичности и удобства движения всего потока автомобилей по маршруту, выбора эффективных средств организации. Любая дорога может работать при загрузках различной интенсивности. При этом предельной будет интенсивность, соответствующая пропускной способности дороги. Эффективность транспортной работы дороги может характеризоваться как пропускной способностью, так и интенсивностью, при которой движение по дороге наиболее экономично и оптимально по условиям работы водителя.

Следует различать: теоретическую, практическую и расчетную пропускную способность.

Теоретическую пропускную способность P_т определяют расчетом для горизонтального участка дороги, считая постоянными интервалы между автомобилями и однородным составом транспортного потока (состоящим только из легковых автомобилей). Теоретическая пропускная способность полосы автомобильной магистрали составляет около 2900 легковых авт/ч.

Под практической понимают пропускную способность, которая обеспечивается на дорогах в реальных условиях движения. Различают два вида практической пропускной способности: максимальную P_max, наблюдаемую на эталонном участке; практическую Р – в конкретных дорожных условиях.

Эталонный участок с максимальной практической пропускной способностью P_max характеризуется следующими дорожными условиями: имеются горизонтальные прямолинейные участки, расстояния между пересечениями – более 5 км;

полос движения – не менее двух;

ширина полосы – 3,75м;

укрепленные обочины шириной 3м;

расстояния видимости превышает 800м;

сухое покрытие ровное, шероховатое;

транспортный поток состоит только из легковых автомобилей – на обочинах отсутствуют боковые препятствия снижающие скорость;

благоприятные погодно-климатические условия.

Практическая пропускная способность Р соответствует пропускной способности участков, имеющих худшие условия по сравнению с эталонным.

Расчетная пропускная способность характеризует экономически целесообразное число автомобилей, которое участок может пропустить в единицу времени в рассматриваемых дорожных условиях при принятой схеме организации движения.

Расчетная пропускная способность рассматривается как проектный показатель в совокупности с расчетной интенсивностью движения, который служит основой для назначения размеров геометрических элементов дорог и их сочетаний и на расчетную 20-лентнюю перспективу обеспечивает оптимальные параметры работы дороги в специфических погодно0-климатических условиях рассматриваемого района проектирования.

Показатель расчетной пропускной способности обосновываю расчетом.

Пропускная способность одной полосы движения, то есть то максимальное количество единиц подвижного состава, которое может проследовать по дороге при движении с расчетной скоростью в одном направлении за определенный период времени, например 1 ч, определяется исходя из следующих данных:

ʋ – заданная техническая скорость движения автомобилей, км/ч;

– среднее расстояние (габаритная длина) занимаемое одним автомобилем, м;

t – интервал между следующими один за одним автомобилями, ч.

При этих показателях в течении 1 ч по дороге может быть пропущено P автомобилей, следующих друг за другом с интервалом

Отсюда

Величина может быть представлена как сумма трех элементов – l₁, l₂, l₃. l₁ – средняя габаритная длина единицы подвижного состава; l₂ – расстояние, проходимое автомобилем с установившейся скоростью за время реакции водителя (то есть до момента осознания необходимости торможения); l₃ – дистанция торможения.

Рисунок 5.1 – Положение двух идущих друг за другом автомобилей в условиях максимального использования пропускной способности

Величина l₂ представляет собой произведение

,

где – продолжительность реакции водителя (0,5-1 с).

Величина l₃ равна

,

где – коэффициент сцепления колес автомобиля с поверхностью проезжей части дороги (0,5-0,7).

Учитывая, что определяется как сумма частных значений , найденные значения подставляют в формулу пропускной способности и получаем

.

Максималь­ное количество автомобилей, которое может пропустить участок доро­ги, с конкретными дорожными условиями в единицу времени, называют практической пропускной способностью и определяют по формуле:

,

где – максимальная практическая пропускная способность эталон­ного участка;

– итоговый коэффициент снижения пропускной способности, равный:

,

где – частные коэффициенты, отражающие влияние соответственно ширины полосы движения , бокового препятствия , количества грузовых автомобилей в транспортном потоке , продольного уклона , расстояния видимости , радиуса кривых в плане , скорости движения , типа пересечения , состояния обочин , типа дорожного покрытия , типа сооружений для обслуживания проезжающих , вида разметки проезжей части , Значения частных коэффициентов приняты согласно методическим указаниям [3].

Коэффициент загрузки движением:

,

где - интенсивность движения (существующая пли перспективная), легковых автомобилей, авт/ч:

,

– среднегодовая суточная интенсивность движения в обоих направлениях, авт/cут.

P - практическая пропускная способность, легковых авт/ч.

На основании выше изложенной теории проведем расчет пропускной способности и уровня загрузки для 6 км дороги Р19 в табличной форме.

Таблица 5.1 – Уровень загрузки и удобство движения

№	Кате-гория	, м/c	, авт/ч	β	P, авт/ч	, авт/сут	, авт/ч	z
5	III	27,8	1733,94	0,9*0,92*1*1*0,95*1*0,99*0,91*1,05**0,94*0,97*0,75=0,51	884,3	1800	136,8	0,15
8	III	27,8	1733,94	0,9*0,92*1*1*0,95*1*0,99*0,91*1,05**0,94*0,97*0,75=0,51	884,3	260	19,76	0,02
11	III	27,8	1733,94	0,9*0,92*1*1*0,95*1*0,99*0,91*1,05**0,94*0,97*0,75=0,51	884,3	750	57	0,06
13	II	33,3	1708,91	1*0,97*1*1*0,98*1*0,99*1*1,1*0,94* *0,97*0,75=0,71	1213,3	1800	136,8	0,11
14	III	27,8	1733,94	0,9*0,92*1*1*0,95*1*0,99*0,91*1,05**0,94*0,97*0,75=0,51	884,31	200	15,2	0,02
17	III	27,8	1733,94	0,9*0,92*1*1*0,95*1*0,99*0,91*1,05**0,94*0,97*0,75=0,51	884,31	600	45,6	0,05

Из таблицы 5.1 видно, что на шести участках дороги Р-19 уровень удобства А. Уровень удобства А соответствует условиям, при которых отсутствует взаимодействие между автомобилями. Водители свободны в выборе скоростей; максимальные скорости на горизонтальном участке – более 70 км/ч. Максимальная интенсивность движения не превышает 20% от пропускной способности. Скорость практически не снижается с ростом интенсивности движения. По мере увеличения загрузки число дорожно-транспортных происшествий не уменьшается и практически все они имеют менее тяжелые последствия.