2. . Пропускная способность полосы движения

Пропускная способность участка дороги  это количество автомобилей, которое может пропустить этот участок (полоса) в единицу времени.

Пропускная способность не является постоянной для данной дороги. Она существенно изменяется в зависимости от скорости и уровня организации движения, состояния дорожных и погодных условий и других факторов.

Для описания возможностей дороги с точки зрения пропускной способности в России используют в основном два понятия: максимальная теоретическая и практическая типичная пропускная способность.

Максимальную теоретическую пропускную способность определяют для идеализированного колонного движения однотипных автомобилей в благоприятных дорожных условиях, на прямолинейном горизонтальном участке дороги с сухим шероховатым покрытием. Для таких условий пропускная способность участка дороги определяется зависимостью:

, (11.2)

где V  скорость потока, км/ч; L  длина участка дороги, приходящаяся на один автомобиль на дороге, м.

Длина участка дороги, приходящегося на один автомобиль, определяется из условия обеспечения безопасного расстояния между автомобилями (S) и длины автомобиля (). Безопасное расстояние определяется величиной тормозного пути.

При этом величину тормозного пути наиболее часто рекомендуют определять из условия теоретической мгновенной остановки переднего автомобиля, что физически можно себе представить как падение с грузового автомобиля какого-либо предмета, наезд на который представляет опасность для заднего автомобиля. В этом случае, учитывая, что зазор безопасности равен l₃

. (11.3)

Математическое исследование уравнения (11.3) показывает, что оно имеет максимум в пределах 1100-1600 авт/ч, соответствующий максимальной пропускной способности при скорости движения 20-40 км/ч (рис. 11.5). Из рисунка также видно, как существенно влияют дорожные условия (состояние покрытия) на пропускную способность.

Рис. 11.5. Теоретическая пропускная способность полосы движения при разных значениях коэффициента сцепления:

1  по уравнению (11.3);

2  по уравнению (11.4)

Если предположить, что состояние тормозных систем следующих друг за другом автомобилей одинаковое, то безопасный интервал между автомобилями может быть гораздо меньшим и определяться только путем, проходимым автомобилем за время реакции водителей () и зазором безопасности (l₃). В этом случае

. (11.4)

Согласно уравнения (11.4), пропускная способность растет со скоростью. Это предположение может осуществляться только при идеальном организованном колонном движении однотипных автомобилей или при введении автоматического управления движением.

Фактически, как показывают наблюдения, в реальных условиях эксплуатации дорог автомобили в потоке движутся с различными скоростями, интервалы между автомобилями не постоянны и происходят обгоны, вносящие помехи в движение по встречной полосе проезжей части.

Поэтому более широко используют понятие практической типичной пропускной способности, равной наибольшему количеству автомобилей, которое может пропустить дорога (полоса) при фактически складывающихся на ней режимах движения транспортных потоков в благоприятных погодных условиях.

При этом исходят из того, что с увеличением интенсивности движения взаимные помехи автомобилей возрастают, и средние скорости потока снижаются, подчиняясь для дорог с двумя полосами движения эмпирической зависимости:

, (11.5)

где  скорость движения одиночного автомобиля при отсутствии помех, км/ч, которая зависит от дорожных и погодных условий; N  интенсивность движения в обоих направлениях, авт/ч;   коэффициент снижения скорости, который зависит от состава движения (по данным В.В. Сильянова [16] для дорожных условий России  = 0,016 при 20% легковых автомобилей в составе транспортного потока, 0,012 при 50% и 0,08 при 80% легковых автомобилей).

Как установлено выше, максимальная интенсивность движения, соответствующая полной загрузке дороги автомобилями, подчиняется зависимости (11.4). С другой стороны, каждой интенсивности движения, как показывают наблюдения, соответствует определенная скорость потока, рассчитываемая по уравнению (11.5).

Поэтому максимально возможная в нормальных условиях движения скорость, которой и соответствует практическая типичная пропускная способность, определяется точкой пересечения на графике кривых (рис. 11.6), выражаемых уравнениями (11.4) и (11.5).

Рис. 11.6. Зависимость пропускной способности дороги от скорости движения:

1  зависимость скорости транспортного потока от интенсивности; 2  пропускная способность, рассчитанная по интервалам между автомобилями при разных скоростях движения; 3  типичная пропускная способность полосы; 4  скорость при типичной пропускной способности