Вопросы к главе 1

1. Когда возникает потребность в транспорте?

2. Как производится транспортная классификация городов?

3. Назовите основные принципы формирования городской транспортной системы.

4. Что входит в городскую транспортную систему?

5. Какие функциональные зоны выделяют на территории города?

6. Как влияют на транспортную сеть наличие старой застройки, географических объектов, пути и объекты внешнего транспорта?

7. Какие существуют схемы транспортных сетей?

8. Какие показатели характеризуют схемы уличной сети города?

Глава 2. Пропускная способность уличной сети города

2.1. Пропускная способность полосы движения городской магистрали

Важнейшим показателем, характеризующим эксплуатационные качества транспортной системы города, является ее пропускная способность. Под пропускной способностью улиц понимают максимальное число автомобилей, которые могут пройти по ней в единицу времени при обеспечении заданной скорости и безопасности движения. В реальных условиях пропускная способность улицы определяется наименьшей пропускной способностью одного из ее участков или сечений, например, пересечений, сужений, мостов и других.

Основными характеристиками транспортного потока являются скорость (V, км/час) и плотность движения (Д, авт/км), измеряемая числом автомобилей на 1 км. Наибольшее значение плотности потока (Д_max) достигается при заторах движения и может быть определено эмпирически:

Д_max = 81 + 0,125 П_л, (2.1)

где П_л - доля легковых автомобилей в потоке, %.

Плотность транспортного потока, скорость и интенсивность движения (И, авт/час) связаны зависимостью:

И = Д V. (2.2)

При Д=Д_max достигается предельная интенсивность движения, которая и принимается за пропускную способность. Обычно пропускную способность рассчитывают с учетом динамического габарита - минимальной дистанции (L_min, м) между автомобилями, гарантирующим своевременную остановку автомобиля при внезапной остановке впереди идущего. При известной скорости движения временной интервал между автомобилями:

t _min = . (2.3)

Тогда пропускная способность:

N = . (2.4)

При определении временного интервала используют следующую зависимость:

t _min = (S_т2 - S_т1)/V. (2.5)

Здесь S_т1,2 - остановочный путь соответственно:

1-го автомобиля

S_т1 = К_э1 V /(2g (i)), (2.6)

2-го автомобиля

S_т2 = t_P V₂ + K_э2 V /(2g (i)), (2.7)

где t_р - время реакции 2-го водителя, с;

К_э1 и К_э2 - коэффициенты эксплуатационного состояния 1-го и 2-го автомобилей;

 - коэффициент продольного сцепления шин с дорожным покрытием, равный отношению силы его удерживающей к массе тела (табл. 2.1.);

i - продольный уклон дороги, измеряемый в % и равный тангенсу угла наклона продольного профиля дороги (при спуске знак "-", при подъеме - "+");

g – ускорение свободного падения.

Таблица 2.1

Значения коэффициента сцепления 

Покрытие	Состояние покрытия
	Чистое сухое	Чистое влажное	Грязное мокрое	Гололед
Асфальтобетон Цементобетон	0,5-0,8 0,5	0,3-0,6 0,3-0,4	0,1-0,25 0,1-0,25	0,05-0,1 0,05-0,1

Таким образом, при одинаковых дорожных условиях и техническом состоянии автомобилей t_min = t_р. Тогда пропускная способность с позиции безопасности движения: N = 3600/t_р. Расчетное значение времени реакции рекомендуется выбирать с учетом 85% обеспеченности. С учетом этого в табл. 2.2. приведены данные, характеризующие пропускную способность одной полосы движения с учетом психофизиологических возможностей водителя.

Пропускная способность полосы движения зависит от состава транспортного потока. При расчетах весь поток приводят к одному составу - легковому автомобилю. Коэффициенты приведения означают кратность увеличения пропускной способности полосы движения при замене реальных автомобилей на условные. Эти коэффициенты имеют следующие значения: легковые автомобили - 1,0, автобусы - 2,5, троллейбусы - 3,0, сочлененные автобусы и троллейбусы - 4,0, грузовые автомобили - в зависимости от массы от 2 до 3,5, автопоездов - от 4 до 8. Следовательно, при увеличении в составе потока доли грузовых автомобилей предельная пропускная способность снижается.

Таблица 2.2

Пропускная способность одной полосы движения*

Характеристика дороги	Скорость движения, км/час	Продолжительность работы	Время реакции, с	Пропускная способность, авт/час
Скоростная	70-120	длительная	3,5	1000
		кратковременная	3,0	1600
Автомобильная	60-80	длительная	3,2	1100
		кратковременная	2,0	1800
Городская магистральная непрерывного движения	50-65	длительная	3,0	1200
		кратковременная	1,6	2200
* = 0,6, i=0

Расстояние, занимаемое транспортным средством на полосе движения при его перемещении, можно определить по выражению:

S=t_р V+(K_э V²)/(2g(i))+S₃+S₄, (2.8)

где S₃ - расстояние безопасности между остановившимися автомобилями, S₃=2-3 м;

S₄ - длина транспортного средства, S₄ = 4-15 м.

Тогда пропускную способность полосы движения можно представить в следующем виде:

N₀ = (1000 V)/S. (2.9)

Исходя из условия dN/dV = 0, можно определить оптимальную скорость движения транспортного потока:

V_опт= , (2.10)

Здесь С=К_э/2g(i) - коэффициент торможения, учитывающий техническое состояние автомобиля и дорожные условия.

Если построить зависимость N = f(V), тогда становится ясно, что движение возможно только в области, ограниченной графиком и осью абсцисс. Высшей точке этого графика соответствует максимальная пропускная способность и оптимальная скорость движения. Эта скорость измеряется в пределах от 20 до 50 км/час в зависимости от состава транспортного потока, эксплуатационного состояния и дорожных условий.

По мере приближения интенсивности к предельной пропускной способности не только снижается скорость движения, но и нарушается стабильность этого процесса, вплоть до полной остановки (затора). В предельной пропускной способности продолжительность непрерывного движения составляет 10-15 мин, а продолжительность затора может превышать 50% всего времени существования такой загрузки улицы. Поэтому в качестве расчетного выбирается тот режим движения, который обеспечивает при длительной загрузке стабильность плотности и скорости движения. Так, например, при пересечениях улиц в одном уровне пропускная способность одной полосы движения составляет не более 600 легковых автомобилей в час, на магистральных улицах непрерывного движения 1000-1200 авт/час.