0 Учет требований безопасности движения и охраны природы при проектировании автомобильных дорог

10.1 Требования удобства и безопасности движения

Для того, чтобы дорога удовлетворяла требованиям удобства и БД необходимо соблюдать следующие требования:

- элементы плана и профиля не должны затруднять управление автомобилем (R_min, i_доп);

- направление трассы должно быть совершенно ясным для водителя;

- предусматривать при трассировании такое сочетание элементов трассы с окружающим ландшафтом, чтобы обеспечивалась оптимальная напряженность водителя;

- в открытой равнинной местности прямые участки дороги не должны превышать 1,5 ÷ 4 км.

Объективной характеристикой условий движения с точки зрения безопасности является график коэффициентов безопасности

где v_доп – безопасная скорость проезда по какому-либо участку дороги (кривая, мост и т. д.);

v_вх – максимально возможная скорость въезда с предыдущего участка дороги.

Считается, что при:

К_без > 0,8 – дорога запроектирована удачно;

0,6 < К_без < 0,8 – участок малоопасен;

К_без < 0,6 – участок очень опасен и его следует перетрассировать.

10.2 Охрана природы (самостоятельно)

11 Основы теории транспортных потоков

Сложность процессов, протекающих в транспортном потоке, и влияние на скорость большого числа факторов, не позволяет точно описать режимы движения потока машин математическими закономерностями. Теории транспортных потоков исходят из рассмотрения упрощенных схем (моделей), которые делят на две группы:

- теории, основанные на динамических моделях. Они исследуют расстояния при различных скоростях между автомобилями, следующими друг за другом без обгона;

- теории, основанные на вероятностных моделях. Они анализируют движение двух встречных потоков автомобилей, учитывая возможность обгонов. Вероятностные модели рассматривают скорость, интервал между автомобилями и выходы на обгон, как случайные события. Для оценки этих характеристик используется теория массового обслуживания.

Наибольшее распространение среди динамических моделей имеет модель, которая предполагает, что движение автомобилей происходит с одинаковыми скоростями и на одинаковом расстоянии, зависящим от длины тормозного пути. Более совершенна динамическая теория «следования за лидером». Она предполагает, что расстояния между автомобилями не являются постоянными. В каждой паре задний автомобиль движется с ускорением, пропорциональным разности скоростей этих автомобилей

где v_п, v_з – скорости переднего и заднего автомобилей, м/с;

t – время реакции водителя, с.

Так как задний автомобиль в свою очередь является передним для следующего за ним, его ускорение или притормаживание отражается на следующем автомобиле и в транспортном потоке все время возникают волны сгущения или разрежения.

11.1 Характеристика режимов потоков автомобилей

С изменением интенсивности движения резко меняется качественное состояние транспортного потока и условия труда водителей. Для характеристики состояния потока используют следующие показатели:

• коэффициент загрузки движения – z;

• коэффициент скорости движения – с;

• коэффициент насыщения движения – ρ;

• уровень удобства движения.

Коэффициент загрузки движения

z = N/P,

где N – интенсивность движения;

P – пропускная способность участка.

Коэффициент загрузки может принимать любые значения от 0 до 1,0.

Коэффициент скорости движения

с= v_z/v_ж,

где v_z – скорость при каком-либо удобстве;

v_ж – желаемая скорость.

Желаемая скорость зависит от расстояния поездки, состояния и квалификации водителя, состояния дорожного покрытия и от геометрического состояния дороги.

Коэффициент насыщения движения

ρ = q_z/q_max,

где q_z – плотность потока при каком-либо уровне удобства,

q_max – максимальная плотность.

Уровень удобства движения

Уровень удобства движения – это определенное качественное состояние потока автомобилей, при котором устанавливаются характерные условия труда водителей, условие комфортабельности, а также аварийности.

Каждый уровень удобства движения характеризуется значением коэффициентов загрузки, скорости и насыщения движения.

Анализ транспортных потоков показал существование 6-и характерных состояний, т.е. 6 уровней удобства движения: А, Б, В, Г, Д и Е.

Уровень удобства А

коэффициент загрузки z ≤ 0,2;

коэффициент скорости с ≥ 0,9;

коэффициент насыщения ρ < 0,1.

Обгоны практически отсутствуют, автомобили практически не взаимодействуют между собой, водитель может выдерживать желаемую скорость, поездка комфортабельна. Поток при уровне А называется свободным.

Уровень удобства Б

коэффициент загрузки z = 0,2 ÷ 0,5;

коэффициент скорости с = 0,7 ÷ 0,9;

коэффициент насыщения ρ = 0,1 ÷ 0,3.

В потоке непрерывно возрастает число быстро движущихся автомобилей, возрастает число обгонов, наблюдается резкое падение скоростей, снижается комфортность поездки. Такой поток называется устойчивым или частично-связанным.

Уровень удобства В

коэффициент загрузки z = 0,5 ÷ 0,7;

коэффициент скорости с = 0,55 ÷ 0,7;

коэффициент насыщения ρ = 0,3 ÷ 0,7.

Характерным является дальнейшее снижение скорости, увеличивается эмоциональная напряженность водителя. Поток состоит из отдельных больших групп. Такой поток называется неустойчивым или связанным.

Уровень удобства Г

коэффициент загрузки z = 0,7 ÷ 0,9;

коэффициент скорости с = 0,4 ÷ 0,55;

коэффициент насыщения ρ = 0,7 ÷ 0,9.

Движение происходит колонной с интервалами внутри ее. Такой поток называется частично насыщенным.

Уровень удобства Д

коэффициент загрузки z = 0,9 ÷ 1;

коэффициент скорости с = 0,2 ÷ 0,4;

коэффициент насыщения ρ = 0,9 ÷ 1.

Движение происходит непрерывной колонной.

Уровень удобства Е

коэффициент загрузки z > 1;

коэффициент скорости с < 0,2;

коэффициент насыщения ρ > 1.

Движение происходит колонной с остановками вследствие состояния потока, близкому к затору. Скорости всех автомобилей близки между собой. Водители и пассажиры испытывают крайние неудобства. Поток при уровнях удобства Д и Е называется насыщенным.

Существенное влияние загрузка дорог оказывает на потери времени в пути. Кроме того исследования показали, что степень загрузки движения оказывает влияние и на расход топлива. Наименьший расход при z = 0,5 ÷ 0,6.

Движение на дороге потока автомобилей представляет собой неустановившийся процесс, в котором взаимное расположение и скорости автомобилей меняются случайным образом. Чем плотнее поток, тем меньше в нем различия в скоростях отдельных автомобилей.

При интенсивности движения, соответствующей уровню Б кривые распределения потока по скоростям движения имеют нормальную кривую распределения. Кривая распределения скоростей для однородного транспортного потока выглядит следующим образом

Скорости и режимы движения транспортных потоков характеризуют также кумулятивными кривыми, показывающими, какой % из общего количества автомобилей движется со скоростями, меньшими заданной.

Средняя часть кривой соответствует основной части потока ≈ 50%. Нижняя часть (до 15% обеспеченности) показывает, с какой скоростью движутся наиболее медленные автомобили, вызывающие потребность в обгонах. Изгиб верхней части кривой (≈ 15% обеспеченности) выделяет наиболее быструю группу автомобилей. По ней определяют меры по безопасности движения.

Кумулятивная кривая

1 – Наиболее характерные скорости;

2 – Скорости 15%-ой обеспеченности;

3 – Скорости 85%-ой обеспеченности

При проектировании примыканий и пересечений дорог в одном уровне имеет значение интервал во времени между проходами следующих друг за другом автомобилей. При малых интенсивностях движения (до 200 авт/ч) распределение интервалов по времени близко к распределению Пуассона, при высоких (до 650 авт/ч) – к распределению Пирсона III типа.

Характеристикой транспортного потока является также плотность – количество автомобилей, приходящееся на единицу длины, обычно на 1 км

q = N/v,

где N – интенсивность движения, авт/ч;

v – скорость движения, км/ч.