Характеристики дорожного движения

го управления контроллеры связаны между собой (и с управляю щим центром) с помощью проводной или радиосвязи.

Светофоры устанавливаются на специальных стойках, опорах консолях, растяжках и ригелях. При размещении светофоров на объ­ екте необходимо выполнить ряд требований, касающихся видимости с заданного расстояния (для транспорта - не менее 100 м) и с любо! полосы (для чего практически повсеместно используются дублеры), удобства (высота установки), безопасности, возможности подведенш силовых кабелей, обслуживания и т.д. Следует отметить, что свето­ форная сигнализация занимает важное место в управлении дорож­ ным движением, и ее изучению уделяется должное внимание.

Таким образом, мы кратко рассмотрели 3 основных элемента сис темы ВАДС - водитель, автомобиль, дорога, а также технически! средства регулирования. Что касается окружающей среды, то здеа существуют разные взгляды и подходы. Одни авторы относят к не! все, кроме данной конкретной подсистемы ВАДС, то есть друга транспортные средства, пешеходов, системы регулирования, обует ройство, стихию. Другие авторы относят к ней в основном стихиютуман, гололед, ветер, дождь, снег и т.д. Оставляя этот вопрос откры­ тым, кратко остановимся на значимости самой системы ВАДС в до рожном движении.

Как представляется, дорожное движение определяется в основ­ ном взаимодействием систем «транспорт - транспорт» (Т-1)

«транспорт — пешеход» (Т-П) и «транспорт - дорога» (Т-Д). Пря этом чем больше интенсивность движения, тем большую роль игра­ ет взаимодействие между участниками конфликтов Т-Т и Т-П. В то же время система ВАДС практически не рассматривает это взаимо­ действие, скромно относя его к элементу «окружающая среда». По­ пытки представить дорожное движение как некую совокупность сис­ тем ВАДС, т.е. как систему высшего порядка, олицетворяющую транспортный поток, оказались непродуктивными, поскольку i процессе движения транспортные потоки также взаимодействуют, в не только между собой, но и с другими системами, например, с пе­ шеходами, с системами регулирования и т.д. Поэтому систем! ВАДС, являющаяся, по сути, микромоделью, больше применима i движению одиночных автомобилей, которые не взаимодействуют друг с другом и с пешеходами. Именно поэтому система ВАДС

50

пользуется большой популярностью у представителей дорожных специальностей, при обучении водителей и т.п.

В то же время в управлении дорожным движением с успехом ис­ пользуются макромодели, которые рассматривают транспортные и пешеходные потоки как нечто целое, неделимое, имеющее свои па­ раметры. Разумеется, это не исключает и применения микромоде­ лей, особенно при исследовании маневрирования или прогнозиро­ вании аварийности.

3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ

Транспортный поток (777) как физический процесс, имеет оп­ ределенные характеристики и подчиняется определенным законо­ мерностям. В этом плане его можно сравнить с другими физиче­ скими процессами, - например, с потоком жидкости. Однако ТП имеет специфические особенности, обусловленные тем, что каждая его элементарная частица управляется человеком. Поэтому взаимо­ действие элементарных частиц ТП определяется не только физиче­ скими законами, но и элементами психофизиологии, психологии, этнографии и т.д. Все это чрезвычайно усложняет изучение и управление транспортным потоком.

Транспортный поток - случайный процесс, а его характеристики являются случайными величинами. Исследование таких процессов требует большого статистического материала, солидной математи­ ческой подготовки и технического обеспечения, а всего этого, к со­ жалению, явно не хватает. Поэтому случайные величины - характе­ ристики ТП - будем рассматривать как детерминированные, вернее, как точечные оценки случайных величин, помня, однако, что все они случайные. Такой подход требует множества допущений, имеет большие погрешности, но он очень доступен методологически и дает достаточное представление о характеристиках ТП и их взаимо­ зависимостях. Этого представления достаточно для того, чтобы мож­ но было удовлетворительно управлять дорожным движением. Разу­ меется, удовлетворительное управление далеко от оптимального, и здесь имеются огромные резервы.

51

3.1. Расположение транспортных средств

Транспортные потоки в зависимости от количества рядов и на­ правления движения ТП подразделяются на несколько типов, при­ веденных в табл. 3.1.

Движение в таких потоках (или по таким дорогам) отличается по возможностям маневрирования, интенсивности, скорости, аварий­ ности и т.д.

Т а б л и ц а 3.1

Типы транспортных потоков в зависимости от количества рядов и направления движения ТП

Поперечное расположение транспортных средств. При одно­ стороннем потоке с одним рядом движения водители управляют транспортным средством так, что образуется некое среднее распо­ ложение транспортного потока относительно оси дороги. Как пра­ вило, это наиболее скользкая полоса, потому что на проезжей части остаются следы от износа покрытия и попадания частиц масла, и самая неровная, т.к. из-за взаимодействия колес с дорогой возника­ ют неровности, а при недостаточной прочности покрытия - замет­ ная колея.

При двух и более рядах движения образование колеи существен­ но замедляется, поскольку транспортные средства более полно ис­ пользуют всю ширину проезжей части. Однако при неудовлетвори­ тельном качестве покрытия колея иногда образуется на правых по­ лосах от движения транспортных средств с большой осевой нагруз­ кой, например, автобусов или троллейбусов.

52

При двух и более рядах начинается маневрирование - смена по­ лосы движения и обгон, при которых транспортное средство меняет свое поперечное положение. Установлено, что поперечное распо­ ложение транспортного средства существенно зависит от фактиче­ ской ширины полосы.

При одинаковой скорости движения более широкая полоса, ширина которой изменяется в пределах от 2,75 до 5,4 м, позволяет транспорт­ нымсредствам двигаться плотнее и поэтому обладает большей произ­ водительностью. Это связано с тем, что последующее транспортное средство располагается не точно вслед за предыдущим, а с некоторым смещением, что позволяет водителю заднего автомобиля улучшить видимость и дает ему возможность лучше прогнозировать ситуацию. Кроме того, в случае крайней необходимости задний автомобиль име­ ет определенную возможность избежать наезда на передний, «втис­ нувшись» в пространство между передним и встречным (или попут­ ным) автомобилями. Чем шире полоса, тем плотнее движутся транс­ портные средства, тем больше ее производительность.

Широкую известность приобрела зависимость максимальной ин­ тенсивности движения на дороге с односторонним движением от ширины проезжей части:

Qm = 525 • В, авт/ч,

где В - ширина проезжей части, м, 5,4 < В < 18 м.

Если ширина проезжей части меньше 5,4 м т.е.(речь идет уже о ширине полосы), зависимость интенсивности движения от ширины полосы будет несколько иной (табл. 3.2).

Продольное расположение транспортных средств дает води­ телю представление о свободе и безопасности движения на полосе и определяется так называемым динамическим габаритом.

Под динамическим габаритом понимают минимальное безопас­ ное расстояние между двумя движущимися автомобилями, заме­

53

ренное по одноименным задним габаритным точкам. Динамический габарит определяется для заднего автомобиля и представляет собой отрезок полосы дороги, который он фактически занимает при дви­ жении в транспортном потоке.

Динамический габарит Ln (рис. 3.1) определяется по формуле

Ад ~ 1&~>г SQ, м,

где /а - длина транспортного средства, м; >$б - дистанция безопасности,

Se = Sp + S0 + (Sn ~ Sn), m;

Sp - путь, пройденный автомобилем за время реакции водителя и срабатывания тормозного привода, м;

S0 - запасной отрезок пути между остановившимися транспорт­ ными средствами, S0 = 1,5.. .3 м (для расчетов принято S0 - 2 м).

Для общих расчетов принято

~"

где tv - время реакции водителя и срабатывания тормозного приво­ да, Cj

v - скорость движения автомобиля в момент начала торможения,

м/с.

Рис. 3.1. Динамический габарит.-

£д - динамический габарит автомобиля; /а - длина автомобиля; .S’6 - дистанция безопасности; 5 0 - запасной отрезок безопасности; 5'тг - Л’Т 1 - разность тормозных

путей заднего и переднего автомобилей; Sp - путь, проходимый автомобилем 2 за время реакции водителя и срабатывания тормозного привода

54

Таким образом, динамический габарит есть функция скорости и квадрата скорости движения, коэффициента сцепления, длины ав­ томобиля и его тормозных качеств. Заметим, что широко распро­ страненная рекомендация для водителей о том, что дистанция безо­ пасности в метрах должна быть примерно равна половине скорости движения в км/ч, соответствует коэффициенту сцепления порядка ф = 0,3...0.5 и является в целом надежной. Однако при снижении коэффициента ф дистанцию следует увеличивать, особенно при скорости выше 40 км/ч.

Заметим, что формула для определения Ьд, приведенная в рабо­ те [14]:

La = U + 2 + V + 0,03v

не учитывает изменения коэффициента сцепления и соответствует значению ср = 0,5, т.е. сухому покрытию.

Аналогичная формула, приведенная в работе [25]:

Za = /a + 2 + v + 0,13v

соответствует постоянному значению коэффициента <р порядка 0,15, т.е. почти гололедице.

3.2. Интенсивность движения

Интенсивность движения (ИД) - это количество транспорт­ ных средств, проходящих через сечение дороги в единицу времени.

Часто интенсивность рассматривают как объем или количество движения (отсюда и обозначение Q: Quantity - количество). Интен­ сивность движения, - пожалуй, самый главный параметр в дорожном движении: без него невозможно обойтись ни на одной стадии работ.

Интенсивность движения определяется по формуле

56

гдеN - число ТС, прошедших сечение дороги, авт; t - время измерения.

Обычно за единицу времени принимают 1 секунду (с), ] час (ч), 1сутки (сут), 1 год (г.). Соответственно интенсивность обозначается q, авт/с; Q, авт/ч; QcyT, авт/сут; Ог, авт/год.

Если известен средний интервал между движущимися автомоби­ лями Т, с, то интенсивность движения можно определить по формуле

q = ~ , авт/с; Q = 3(р ^ , авт/ч.

Интенсивность движения - случайная величина, зависящая от многих факторов и изменяющаяся в пространстве и во времени.

Пространственная неравномерность - это распределение ин­ тенсивности движения по полосам проезжей части и по участкам улично-дорожной сети района, города, области, региона. Простран­ ственная неравномерность на крупных территориях изображается с помощью картограммы: на карте местности ширина дороги обозна­ чается линией, толщина которой в некотором масштабе соответст­ вует интенсивности движения. Как правило, на картограммах изобра­ жается суммарная интенсивность движения в обоих направлениях.

На более мелких участках улично-дорожной сети, например, на перекрестках и перегонах, интенсивность движения изображается в виде планограммы, где линии соответствующей толщины наносятся на план улично-дорожной сети. При этом, как правило, указывают­ ся все направления движения, включая и поворотные (рис. 3.2). В отдельных случаях, при детальных исследованиях может быть ука­ зана интенсивность движения по каждой полосе. В некоторых слу­ чаях применяются так называемые цифрограммы, где направление движения указывается простой линией, а интенсивность движения (и некоторые другие параметры) - цифрами (рис. 3.3). Такое изо­ бражение чаще всего используется в справочных целях, когда имеет значение не столько наглядность, сколько численные значения па­ раметров. Возможны различные комбинации приведенных форм изображения пространственной неравномерности интенсивности движения.

57

III

Известно, что в городах в целом интенсивность движения значи­ тельно выше, чем за городом. Например, в США протяженность го­ родской улично-дорожной сети составляет всего лишь около 13 % от общей, но доля интенсивности движения на ней превышает 50 %. В то же время в самом городе имеется ограниченное число магистралей, на которые приходится значительная доля всей интенсивности движения. Например, в городе Минске, на 1 5 - 2 0 главных магистралей, протя­ женность которых составляет около 10 % всей улично-дорожной сети, приходится около 70 % интенсивности движения в городе.

Распределение интенсивности движения по направлениям, как правило, симметричное. Однако на некоторых участках имеются заметно выраженные отклонения, связанные с запрещением левых поворотов, введением одностороннего движения на отдельных ули­ цах и другими особенностями планировки улично-дорожной сети.

Распределение интенсивности движения по полосам представля­ ет значительный интерес, поскольку фактически определяет уро­ вень загрузки улично-дорожной сети и многие другие характери­ стики дорожного движения. На рис. 3.4 показано распределение интенсивности движения на загородной четырехполосной дороге с двухсторонним движением. Видно, что при малой интенсивности

58

движения транспорт преимущественно движется по правой полосе, поскольку здесь ему никто особенно не мешает. С ростом интен­ сивности движения быстроходные автомобили перемещаются на левую, более скоростную полосу, и равенство загрузки полос дос­ тигается примерно в районе суммарной интенсивности движения около 1800 авт/ч. Затем нагрузка на левую полосу увеличивается, а на правой остаются относительно тихоходные автомобили. Пред­ ставляется, что соотношение интенсивности движения на полосах зависит в конечном счете не только от процентного соотношения быстроходных и тихоходных автомобилей в потоке, но и от состоя­ ния проезжей части, наличия стоящих на обочине транспортных средств, дисциплинированности водителей и т.д.

Р(О)

Рис. 3.4. Распределение интенсивности движения одного направления на четырехполосной дороге [20]:

1 - правая полоса; 2 - левая полоса; 3 - транспортные средства, меняющие полосу на участке длиной 0,2 мили (0,32 км)

Интересно распределение интенсивности движения на трехпо­ лосной загородной дороге с двухсторонним движением (рис. 3.5). Видно, что средняя полоса загружена меньше других и использует­ ся только для обгона, но поскольку она используется для этих це­ лей противоположными потоками, то именно здесь зарождается большинство возникающих конфликтов.

Распределение интенсивности движения по полосам на городских улицах является сложной функцией количества стоящих на правой полосе транспортных средств, интенсивности поворотного движения, условий поворота, степени загрузки полос прямого движения и т.д. Приводимые в различных источниках соотношения интенсивности

59