4.2. Потік насичення. Розрахунок потоків насичення та встановлення тривалості циклу. Розрахунок тривалості пішохідної фази в циклі регулювання

Для кожного напрямку даної фази регулювання потік насичення визначають шляхом наступних спостережень в періоди, коли на підході до перехрестя формуються достатньо великі черги транспортних засобів. Порядок визначення потоку насичення повинен бути наступним:

1. одночасно із увімкненням зеленого сигналу (при відсутності світлофорної сигналізації на перехресті потрібно користуватися сигналом регулювальника) ввімкнути секундомір і реєструвати за видами транспортні засоби, що перетинають стоп – лінію і рухаються по одній із смуг;

2. вимкнути секундомір в момент перетину стоп – лінії останнім авто в черзі;

3. записати дані секундоміра і підрахувати кількість приведених транспортних одиниць, які пройшли за цей час;

4. повторити заміри 10 раз (при достатньо великій черзі на смузі(10-15авто і більше), можливо обмежитися 3-5 замірами)

5. визначити потік насичення для даної смуги руху в дані фазі і даному напрямку руху:

(4.2)

де n - кількість замірів;

m- кількість приведених транспортних одиниць, що пройшли через стоп – лінію за час t

- покази секундоміра;

6. повторити операції перелічені в пунктах 1-5 для всіх інших смуг напрямку, що розглядається в даній фази регулювання. Просумувавши одержані результати одержують показник - потік насичення для одного з напрямків даної фази.

7. Визначаємо потік насичення у відповідності з методикою викладену в пунктах 1-6, для інших напрямків фази, що розглядаються, а також для всіх напрямків руху інших фаз регулювання.

Потік насичення є показником, який належить від багатьох факторів: ширини проїзної частини (смуги руху), поздовжнього ухилу на підході до перехрестя, стану дорожнього покриття, складу транспортного потоку, видимості перехрестя водієм, наявність в зоні перехрестя пішоходів і автомобілів, які зупинилися. Тому для кожного перехрестя ( і навіть для кожної характерної години доби і періоду року, для яких проводиться розрахунок програм регулювання), він повинен визначатися експериментально за приведеною методикою.

Разом з тим методика експериментального вивчення потоку насичення потребує суттєвих затрат часу. Крім цього вона не може застосовуватись для перехресть, які лише проектуються. Для орієнтовних розрахунків можна використовувати наближений емпіричний метод визначення потоків насичення, суть якого полягає в наступному.

Для випадку руху в прямому напрямку по дорозі без поздовжніх ухилів потік насичення розраховується за емпіричною формулою, яка пов’язує цей показник з шириною проїзної частини, яка використовується для руху транспортних засобів даному напрямку даної фази регулювання:

(4.3)

при умові . Якщо ширина проїзної частини менше за 5,4 для розрахунку можна використовувати дані приведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4. 1.

	1850	1920	1970	2075	2475	2700
	3,0	3,5	3,75	4,2	4,8	5,1

Якщо перед перехрестям смуги позначені дорожньою розміткою, потік насичення можна визначити у відповідності приведеними даними окремо для кожної смуги руху.

Залежно від поздовжнього ухилу дороги на підході до перехрестя змінюється розрахункове значення потоку насичення. Кожен процент ухилу підйому знижує, а (на спуску збільшує) потік насичення на 3% :

(4.4)

При цьому розрахунковим ухилом вважають середній ухил дороги на ділянці від стоп – лінії до точки розміщеної від неї на відстані 60 м на підході до перехрестя. Відповідно потік насичення для смуг, які призначені для руху прямо буде розраховуватись за наступною формулою:

(4.5)

У випадку руху транспортних засобів прямо, а також ліворуч і праворуч одними і тими смугами руху, якщо інтенсивність ліво і право поворотних потоків складає більше ніж 10% від загальної інтенсивності руху даного напрямку даної фази потік насичення одержується за формулою 4.6, або з приведених даних в таблиці 4.1:

(4.6)

(4.7)

а,в,с- відповідно відсотки прямоїдучих, ліво та правоповоротних транспортних засобів від загальної інтенсивності даного напрямку даної фази світлофорного регулювання.

Відповідно, якщо на смузі руху їдуть різні за напрямками транспортні засоби і на проїзній частині присутні ухил, формула 11.3 набуде вигляду:

(4.8)

Необхідність корекції пов’язана з зменшенням потоку насичення, оскільки автомобілі, що повертають праворуч або ліворуч із спільної смуги руху, затримують основний потік прямого напрямку.

Необхідність корекції пов’язана із зменшенням потоку насичення, оскільки автомобілі, що повертають праворуч або ліворуч із спільної смуги руху, затримують основний потік прямого напрямку.

Для право і ліво поворотних потоків, які рухаються спеціально визначеними смугами потік насичення визначається залежно від радіусу повороту R:

Для однорядного руху:(4.9)

Для двохрядного руху:(4.10)

Радіус повороту може визначатися за планом перехрестя, викресленого в масштабі. При 2-х рядному русі у формулу 4.10 підставляють середнє значення радіусу.

Інші перелічені фактори, що впливають на потік насичення, враховуються за допомогою поправочних коефіцієнтів. Ці коефіцієнти відображають умови руху на перехресті (табл. 4.2), які можна розділити на три групи: добрі, середні і погані. Віднесення умов на даному напрямку руху через перехрестя до однієї з груп приводить до зміни потоку насичення. Його значення, визначене за формулами 4.2-4.10 або за даними таблиці 4.2 повинно перемножуватись на відповідний уточнюючий коефіцієнт з табл. 4.2.

Таблиця 4.2

Добрі	Відсутній вплив пішоходів і авто, що припарковані. Хороша оглядовість, достатня ширина проїзної частини на виході з перехрестя. У темну пору доби освітлення перехрестя в межах норми.	1,2
Середні	Наявність характеристик із груп добрі і погані умови.	1,0
Погані	Низька середня швидкість руху. Недостатня рівність покриття, низький коефіцієнт щеплення. Існує вплив припаркованих авто, конфлікт з транспортними потоками при поворотному русі, а також і з пішохідним. Погані оглядовість і освітлення перехрестя.	0,85

У найпростішому випадку при рівномірному прибутті транспортних засобів до перехрестя (через рівні інтервали часу) мінімальна тривалість циклу може визначатись із наступних міркувань. Транспортні засоби, які прибувають до перехрестя у j-му напрямку за період рівний циклу регулювання , покидають перехрестя на протязі основного тактуі-ї фази з інтенсивністю, що дорівнює потоку насичення .

Тоді справедливе співвідношення

.

Звідси тривалість основного такту

(4.11)

Оскільки в даному випадку фаза буде повністю насиченою, . З урахуванням цієї замітки, значення, визначене за формулою (4.11), отримаємо:

(4.12)

Позначивши і, формула (4.12) набуде вигляду

(4.13)

На практиці рівномірне прибуття транспортних засобів до перехрестя є рідкісним випадком. Частіше для ізольованого перехрестя характерним є випадкове прибуття (інтервали між автомобілями, що прибувають неоднакові).

Випадковому прибуттю транспортних засобів відповідає формула циклу

(4.14)

Вона була запропонована англійським дослідником Ф. Вебстером на основі мінімізації транспортної затримки.

При високій інтенсивності руху і недостатній пропускній здатності перехрестя (низькі значення ) сума розрахункових фазових коефіцієнтівY прямує до одиниці, а тривалість циклу до безмежності.

Виходячи з точки зору безпеки руху тривалість циклу більше 120 с вважається недопустимою, оскільки водії при тривалому очікування дозволяючого сигналу можуть прийняти світлофор несправним і почати рух на заборонний сигнал. Якщо розрахункове значення перевищує 120 с, необхідно понизити тривалість циклу шляхом збільшення кількості смуг руху на підході до перехрестя, заборонити окремі маневри, зменшити кількість фаз регулювання, організувати пропуск інтенсивних потоків на протязі двох фаз і більше. Із цих же міркувань недоцільно приймати тривалість циклу менше 25 с.

Тривалість основного такту ві-й фазі регулювання пропорційна розрахунковому фазовому коефіцієнту цієї фази. Тому, якщо сума основних тактів рівна , то

(4.15)

З міркувань безпеки руху зазвичай приймають не менше 7 с. У іншому випадку підвищується кількість ДТП при роз’їзді черги на дозволяючий сигнал світлофора. Тому, якщо тривалість основного такту, розрахована за формулою (4.15), є меншою за 7 с, її слід збільшити до мінімально допустимої. Розрахункову тривалість основних тактів необхідно перевірити на забезпечення ними пропуску у відповідних напрямках пішоходів і трамвайних вагонів.

Час, необхідний для пропуску пішоходів на будь-якому визначеному напрямку , розраховують за емпіричною формулою:

(4.16)

Час, необхідний для пропуску трамваю через перехрестя, залежить від шляху, що проходить трамвай від стоп-лінії до ДКТ перехрестя, а також його швидкості:

(4.17)

де - тривалість такту регулювання, за час якого забезпечується пропуск трамваю, с;

- шлях руху трамваю від стоп-лінії до ДКТ з транспортними засобами, що розпочинають рух у наступній фазі, м;

- довжина трамвайного поїзда, м;

- швидкість руху трамваю в зоні перехрестя (для розрахунків приймають 20 км/год.)

Якщо будь-яке значення і (або)є більшим за значення тривалості відповідних основних тактів, що розраховані за формулою (4.15), то в кінцевому випадку приймають нову уточнену тривалість цих тактів, що рівна найбільшому значеннюабо. При цьому не буде оптимального співвідношення фаз в циклі регулювання, оскільки порушується умова пропорційності міжі. При більшому значеннів конфліктуючому напрямку зростає кількість очікуючих транспортних засобів, котрі отримують право на рух в інших фазах, де основні такти могли залишитись без змін.

Таке порушення пропорційності не приводить до зростання транспортних затримок, якщо і(або) незначно відрізняються один від одного (на 4-5 с). У цьому випадку можназбільшити до(або) і, відповідно, збільшити тривалість циклу.

При суттєвій різниці вказаних параметрів потрібно відновити оптимальне співвідношення тривалості фаз у циклі. Для цього потрібно змінити також і тривалість основних тактів, що не уточнялися за умовами пішохідного і трамвайного руху, тобто скоректувати структуру циклу.

Для цього у формулу циклу вводять нові фазові коефіцієнти для тих фаз, основні такти яких уточнюються за умовами пішохідного і трамвайного руху.

Якість різних варіантів схем організації руху на перехресті оцінюють середньою затримкою транспортних засобів. З цим показником безпосередньо пов’язана степінь насичення напрямку руху х, яка представляє собою відношення середньої кількості транспортних засобів, які прибувають у даному напрямку до перехрестя протягом циклу до максимальної кількості транспортних засобів, які проїхали перехрестя у цьому ж напрямку за час дозволяючого сигналу:

(4.18)

де і- відповідно інтенсивність руху і потік насичення в даному напрямку, од./год.;

- тривалість основного такту у цьому ж напрямку, с;

- номер напрямку.

Заторовий стан у даному напрямку виникає при . Для забезпечення деякого резерву пропускної здатності слід досягати значення=0,85 – 0,90 (не більше). Важливим з точки зору максимального використання пропускної здатності перехрестя є відсутність мало насичених напрямків і їх рівномірне завантаження.

Час, необхідний пішоходу для перетину проїжджої частини після включення зеленого сигналу, визначають з урахуванням швидкості руху пішоходів і часу запізнення:

. (4.19)

Для переходу і пішоходів тривалість зеленого сигналу:

(4.20)

при =0,9-1,5 (для щільного потоку приймають=1,2 с.).

При заданій тривалості іпропускна здатність однієї смуги переходу: (4.21)

Ширину пішохідного переходу визначають по формулі:

(4.22)