2.4 Вулично - дорожня мережа

Планувальні особливості і геометричні параметри шляхів сполучення роблять вирішальний вплив на характеристики транспортних і пішохідних потоків і загальний стан дорожнього руху в місті або регіоні. Тому необхідно коротко зупинитися на основних характеристиках УДС. Детальніше вони наводяться в курсах "Дорожні умови і безпека руху" і "Транспортне планування міст".

Автомобільні повідомлення історично розвивалися на міських вулицях і заміських дорогах, пристосованих спочатку для гужових перевезень. Лише поступово впродовж перших десятиліть XX ст. відбувалася часткова реконструкція цих вулиць і доріг. Щоб запобігти швидкому їх руйнуванню, прагнули обмежити вагу рухомого складу відповідними правилами. Поступово спочатку в США, а потім і в інших країнах, у тому числі і в нашій, почалося будівництво спеціальних автомобільних доріг, розрахованих на більш високі осьові навантаження і швидкості руху. Проте і нині деякі міські вулиці і заміські дороги не відповідають сучасним вимогам, оскільки побудовані за застарілими технічними умовами. Усе це утрудняє забезпечення безпеки руху і ефективності перевезень.

Розвиток шляхів сполучення в містах і позаміського транспорту в нормативній базі роз'єднаний. В той же час по суті одні і ті ж автомобілі забезпечують внутрішньоміські перевезення на порівняно короткі відстані і міжміські на сотні і навіть тисячі кілометрів. Відповідно мають бути уніфіковані за основними параметрами усі шляхи повідомлення, призначені для руху сучасних автомобілів. Виходячи з цих позицій, Міжнародна конвенція про дорожній рух називає всякий шлях, призначений і використовуваний для автомобільного руху, дорогою, включаючи і вулиці, провулки, автомагістралі і т. д. У практиці вітчизняного дорожнього будівництва існують два поняття: автомобільна дорога і міська вулиця. Відповідно є різні технічні нормативи і підходи до класифікації шляхів, що призначені для руху в основному автомобільного рухомого складу і відрізняються лише тим, де вони пролягають, - в місті або поза містом.

У нашій країні характеристики позаміських доріг визначаються ДБН В.2.3.-4-2007. “Споруди транспорту. Автомобільні дороги”, а характеристики міських шляхів сполучення - ДБН 360-92** “Містобудування. Планування і забудова міських і сільських поселень”.

Багато вулиць і заміських доріг за своїми параметрами (ширині, ухилам, радіусам кривих) вже не відповідають названим документам. Ця обставина, як правило, створює особливо несприятливі умови для руху і ускладнює завдання організації дорожнього руху. При їх рішенні велике значення мають наступні характеристики : щільність населення в даному регіоні, щільність дорожньої мережі і її геометричні схеми, середня відстань від центру до периферійних точок ВДМ, відстань між периферійними точками і показники непрямолінійності дорожньої мережі.

Щільність населення істотно впливає на завдання організації руху, оскільки в основному визначає міру концентрації пішохідних потоків і пасажиропотоків на лініях міського транспорту. Чим вище щільність населення, тим, як правило, складніше задачі організацію руху і тим досконалішою має бути робота транспортної системи. Щільність населення вимірюють числом жителів, що доводяться на 1 км² площі (чол/км²). Найбільша щільність населення характерна для центральних частин старих міст, а найменша - для сільської місцевості. Помітимо, що, наприклад, щільність населення до кінця 80-х років складала в Москві 8 650 чол/км², Будапешті 3 978 чол/км², Відні 3 625 чол/км², Празі 2 440 чол/км². Міра розвитку дорожньої мережі визначається її протяжністю і щільністю, яка вимірюється відношенням протяжності доріг до площі території, км/км². Показник щільності служить для характеристики розвитку ВДМ в місті або на будь-якій іншій території.

Зазвичай при визначенні щільності дорожньої мережі враховують основні (магістральні) вулиці і дороги, а другорядні не приймають до уваги. Визначення оптимальної щільності мережі міських магістралей і автомобільних доріг представляє собою суперечливе завдання. З точки зору зручності під'їзду до житла і інших місць тяжіння, можливості розосередження транспортних і пішохідних потоків, забезпечення розгалуженої мережі маршрутів пасажирського транспорту бажано мати як можна більш високу щільність шляхів сполучення. Проте, чим вище щільність дорожньої мережі, тим частіше перетини доріг (якщо не передбачати будівництво розв'язок в різних рівнях), які призводять до затримок транспортних засобів і ДТП. Висока щільність дорожньої мережі зумовлює зниження швидкостей повідомлення, що суперечить інтересам населення і вимогам економічної ефективності автомобільних перевезень. Тому оптимальна щільність магістральної дорожньої мережі, на думку вітчизняних містобудівників, повинна складати близько 2,4 км/км². Помітимо, що при визначенні лінійної щільності важко отримати порівнянні результати для різних міст і територій, оскільки враховується лише протяжність доріг без оцінки їх ширини, тобто числа смуг для руху. Тому для об'єктивного порівняння слід визначати або умовну протяжність мережі доріг (виходячи з приведеної до однієї смуги протяжності проїжджої частини), або питому щільність мережі, виражену в квадратних кілометрах площі проїзної частини доріг, що діляться на квадратні кілометри території міста.

Важливим показником, за допомогою якого можна оцінити зручність і ефективність перевезень, є коефіцієнт непрямолінійності, що характеризує відношення фактичної відстані для проїзду по ВДМ до мінімально можливої відстані (визначається по прямій лінії).

Геометричні схеми побудови ВДМ роблять істотний вплив на основні показники дорожнього руху, можливості організації пасажирських сполучень і на складність завдань організації руху.

Відомі наступні геометричні схеми ВДМ : радіальна, радіально-кільцева, прямокутна, прямокутно-діагональна і змішана (Рис. 2.3). Радіальна схема (див. мал. 2.10, а) характерна для більшості старих міст, які існують понад 500 років і розвивалися як торгові центри. Вона типова і для мережі автомобільних доріг, що розвивається навколо міста. Головними не-достатками такої схеми являються перевантаженість центру транзитним рухом і ускладненість повідомлення між периферійними точками. Для усунення цих недоліків в процесі розвитку мережі міських і позаміських шляхів сполучення у багатьох випадках будують кільцеві дороги, що сполучають між собою радіальні магістралі на різних відстанях від центру. В цьому випадку планування мережі основних (опорних) міських доріг стає радіально-кільцевим (див. Рис. 2.3, б). Воно характерна, зокрема, для Москви, Парижу, Риму, Відня та ін. Радіально-кільцева схема може бути замкнутою і розімкненою.

Рисунок 2.3 - Геометричні схеми ВДМ :

а - радіальна; б - радіально-кільцева; в,г - прямокутні; д - прямокутно-діагональна; е,ж – змішані

Прямокутна схема (див. Рис. 2.3, в, г) характеризується наявністю паралельно розташованих магістралей і відсутністю яскраво визначеного центру. Розподіл транспортних потоків стає більше рівномірним. Ця схема зустрічається у ряді "молодших" міст нашої країни, наприклад, в С. -Петербурзі, Новосибірську, Ростові-на-Дону, Волгограді, а також у більшості міст США. Її недоліком являється ускладненість транспортних зв'язків між периферійними точками. Для виправлення цього недоліку передбачають діагональні магістралі, що зв'язують найбільш видалені точки, і схема набуває прямокутно-діагональну структуру (див. мал. 2.10, д). Її мають, наприклад, американські міста Вашингтон і Детройт.

Прямокутна схема буває декількох типів і істотно змінює свої характеристики покладу від співвідношення сторін прямокутника. Так, якщо ці сторони майже рівні, схема називається прямокутно-квадратною. Якщо ж одна сторона у декілька разів більша, то схема зазвичай називається прямокутно-лінійною. Іноді її називають стрічковою або витягнутою. Така схема характерна, зокрема, для міст, розташованих уздовж великих водних рубіжів (наприклад, для Волгограду, Архангельська).

Часто в класифікацію включають ще два типи схем: змішану і вільну. Змішана (чи комбінована) схема (див. мал. 2.10, е, ж) є поєднанням з названих чотирьох типів і по суті є найбільш поширеною. Проте вона не має власних чітких характеристик.

Вільна схема, як витікає з самої назви, позбавлена чіткої геометричної характеристиками і є не що інше, як функціонально пов'язані, але ізольовані одна від однієї, житлові зони, з'єднані автомобільними дорогами. Така схема характерна, наприклад, для курортних зон.

Рисунок 2.4 - Приклад побудови ізохрон

У нашій країні планувальні параметри ВДМ регламентуються ДБН 360-92** “Містобудування. Планування і забудова міських і сільських поселень” та ДБН Б.1-2-95 “Cклад, зміст, порядок розроблення, погодження і затвердження комплексних схем транспорту для міст України”, що поширюються на розробку перспективних та оперативних планів розвитку дорожньо-транспортної мережі і організації дорожнього руху в містах України з перспективною кількістю населення понад 100 тис. чоловік.

Проте вишукання і досвід проектування показують, що наявні нормативи не повністю відповідають сучасним вимогам і по ряду позицій потребують коригування. Це, зокрема, відноситься і до класифікації доріг, яка в даний час має принаймні чотири різновиди: по адміністративній приналежності, функціональному призначенню, технічній характеристиці і змішаним функціонально - технічним характеристикам.

Параметри ВДМ, які розглянуті раніше, у поєднанні із завантаженням її елементів транспортними потоками, дуже істотно впливають на швидкість повідомлення, яка може бути реалізована (швидкість) на маршрутах пасажирських і вантажних перевезень. Ці параметри необхідно знаті при плануванні і управлінні перевезеннями і розробці конкретних маршрутів. Наочну допоміжну інформацію при цьому дає побудова графіків, що показують, на якові відстань забезпечується рух за певний годину. Приклад такої графічної інформації у вигляді ізохрон - кривих рівнодоступності за годиною окремих точок маршруту наведений на Рис. 2.4 для умів радіально - кільцевої схеми ВДМ. Тут ізохрона 1 показує, яка відстань від пункту Про може здолати транспортний засіб впродовж 30 хв., рухаючись по одному з показаних радіальних напрямів, а ізохрона 2 - за 1 ч, рухаючись в тих же напрямах і умовах. Для побудови таких графіків потрібно попередні обстеження із застосуванням ходових лабораторій і фіксацією руху на стаціонарних постах.

3.1 Основна діаграма транспортного потоку. Між щільністю q, інтенсивністю N і швидкістю руху V існує залежність

N = q*V. (3.1)

При утворенні затору рух транспорту припиняється, щільність досягає максимального значення q_max, а інтенсивність і швидкість руху стають рівними нулю: N(q)=0;V(q)=0. В разі нульової щільності, тобто коли рух відсутній, інтенсивність руху також дорівнює нулю. Між цими двома крайніми крапками розташована невідома функція N(q), яка в певних умовах може досягти свого максимального значення N_max. Максимальна кількість автомобілів, які можуть пройти за одиницю часу через перетин смуги руху (дороги), називають максимальною пропускною спроможністю смуги (дороги): Р_max = N_max.

Щільність, відповідна максимальній пропускній спроможності, називається оптимальною щільністю q_opt, а швидкість — оптимальною швидкістю V_opt.

Графічне зображення функції N(q) називають основною діаграмою транспортного потоку (мал. 3.1), в якій відбито багато властивостей транспортного потоку, зокрема, просторово-часові співвідношення і можливі виникнення перешкод. Із збільшенням щільності інтенсивність руху зростає до тих пір, поки не стане рівній максимальній пропускній спроможності. Подальше ущільнення потоку викликає зменшення інтенсивності руху. Цей процес продовжується до тих пір, поки щільність не досягне свого максимального значення q_max, тобто не стане рівній щільності затору, а N(q)= 0.

Якщо з початку координат провести радіус-вектор в яку-небудь точку кривої N(q), то тангенс кута α, утвореного радіусом-вектором і віссю абсцис, характеризує швидкість руху транспортного потоку при відповідних значеннях q і N. Тангенс кута нахилу дотичної до кривої на початку координат характеризує швидкість вільного руху V_вр. Із збільшенням щільності швидкість також зменшується, і при q_max стає рівною нулю.

Рис.3.1- Основна діаграма транспортного потоку

Теоретичний аналіз основної діаграми транспортного потоку поки що не дозволяє отримувати і прогнозувати кількісні показники потоку, але на підставі такого аналізу можна стверджувати, що інтенсивність руху в певних дорожніх умовах обмежена максимальною пропускною спроможністю, якій відповідають оптимальні значення швидкості і щільності. У нормальних дорожніх умовах, коли швидкість руху не обмежена ні геометричними елементами, ні станом проїжджої частини, швидкість потоку може бути більше оптимальної, але меншою, ніж швидкість вільного руху. Вимушене зменшення швидкості (V<V_opt) або вимушене збільшення щільності (q>q_opt) призводить до зниження пропускної спроможності від Рmах до Р і до утворення черг і заторів на попередніх ділянках дороги.

Користуючись основною діаграмою транспортного потоку, можна з'ясувати деякі загальні ознаки виникнення заторів, поділивши їх на регулярні і нерегулярні.

Регулярні затори обумовлені недостатньою видимістю, крутими підйомами, зменшенням кількості смуг руху, горизонтальними кривими малого радіусу і іншим погіршенням дорожніх умов. Регулярні затори можуть виникати також на ділянках примикань доріг. Регулярні затори можна передбачати.

Нерегулярні затори обумовлені включенням в потік тихохідних автомобілів, випадковими ДТП і іншими причинами, які обумовлюють різке зниження швидкості, або зупинку на одній, або декількох смугах руху проїжджої частини. Нерегулярні затори не піддаються прогнозуванню. В результаті ДТП зменшується інтенсивність на попередній ділянці, а перед місцем ДТП виникає затор.

Спостереження і аналіз показують, що потік залишається стабільним до тих пір, поки щільність руху не перевищує q_opt . Для стійкості руху важливо, аби щільність була менша q_opt. В цьому випадку інтенсивність руху зменшується, але швидкість зростає. Відношення інтенсивності до максимальної пропускної спроможності називають рівнем завантаження дороги.

На підставі аналізу основної діаграми транспортного потоку можна дати визначення нормальним і складним дорожнім умовам. Нормальними дорожніми умовами слід вважати такі, які допускають рух із швидкістю V> V_opt при щільності q< q_opt. Ділянки, не відповідні нормальним умовам і на яких транспортний потік вимушений рухатися з обмеженою швидкістю V< V_opt , а щільність зростає до q> q_opt, слід відносити до ділянок із складними умовами.

У нормальних дорожніх умовах основним показником, що визначає інші характеристики транспортного потоку, є інтенсивність руху, яка може зростати до Р _mах. Щільність і швидкість в нормальних дорожніх умовах доцільно і зручно розглядати як функції інтенсивності.

У складних дорожніх умовах основним показником є швидкість, обмеження якої дорожніми умовами викликає ущільнення потоку до q> q_opt і відповідного обмеження пропускній спроможності дороги P=P(v).

Організація дорожнього руху покликана забезпечити транспортним потокам нормальні умови руху. Для аналізу умов руху служить залежність «інтенсивність — швидкість», яка досить повно характеризує ефективність дорожніх умов і є основою для оцінки заходів щодо їх поліпшення.

	Аналіз основної діаграми транспортного потоку свідчить про необхідність визначення як максимальної пропускної спроможності, так і оптимальної швидкості.
Рис.3.2- Графік залежності «інтенсивність — швидкість»