Понятие об основных характеристиках и параметрах тр-ых потоков.

Транспортный поток - это совокупность тр. ср-в, движущихся по проезжей части дороги.

Наиб. востребованными и часто применяемыми характеристиками тр-го потока явл-ся интенсивность, скорость движения, плотность потока, его состав по типам тр. ср-в.

Интенсивность движения N_a определяется числом тр. ср-в , движущихся в опред-ом направлении или направлениях по данной полосе или дороге и проходящих ч/з пункт наблюдения за фиксированный промежуток t. Интенсивность движения явл-ся главным показателем при определении уровня загруженности различных дорог.

При изучении интенсивности движения определяют такой параметр, как неравномерность тр-го потока - его распределение по времени и направлениям.

Интенсивность движения меняется по времени суток (рис. 2.1), дням недели и месяцам года (рис. 2.2).

Интенсивность движения - это непрерывно изменяющаяся величина, даже при очень низкой часовой интенсивности движения могут наблюдаться кратковременные интервалы, за к-ые ч/з данный пункт будет проходить сравнительно много тр. ср-в.

Рис. 2.1. Изменение интенсивности движения по времени суток

Рис. 2.2. Изменение интенсивности движения по месяцам года

При решении различных вопросов регулирования ДД, особенно в городских условиях, большое значение имеет не только суммарная интенсивность потока по данному направлению, но и интенсивность движения, приходящаяся на одну полосу, - так называемая удельная интенсивность движения М_а.

Если известно конкретное распределение интенсивности движения по полосам и оно существенно неравномерно, в качестве расчетной интенсивности М_а можно принять интенсивность движения по наиб. загруженной полосе.

В оценку уровня загруженности дорог входят след. взаимосвязанные факторы: скорость движения и время, затрачиваемое на поездку; непрерывность движения; свобода маневрирования; безоп-ть и удобство управления тр. ср-вом. Интенсивность движения влияет на все эти факторы, причем с увеличением интенсивности ее отрицательное влияние усиливается. Когда фактическая интенсивность движения по дороге приближается к max-но возможной, увеличивается опасность заторов.

Затор - это качественное понятие, к-ое связано с колич-ой характеристикой, называемой плотностью тр-го потока q_a.

Плотность тр-го потока явл. пространственной характеристикой, определяющей степень стесненности движения на полосе дороги. Ее измеряют числом тр. ср-в, приходящихся на 1 км протяженности дороги.

Предельная плотность тр-го потока достигается при неподвижном состоянии колонны тр. ср-в, расположенных вплотную друг к другу на полосе.

Предельное значение плотности тр-го потока q_mах составляет 170 - 200 авт./км в завис-ти от состава тр-го потока.

В завис-ти от плотности тр-го потока движение по степени стесненности подразделяют на свободное, частично связанное, насыщенное и колонное.

Численные значения q_a в физических единицах (авт-ях), соотв-их этим состояниям тр-го потока, весьма существенно зависят от параметров дороги, в первую очередь от ее плана и профиля, коэф-та сцепления, а также состава тр-го потока по типам тр. ср-в, что, в свою очередь, влияет на выбираемую водителями скорость движения.

Скорость движения υ_a явл/ важнейшим показателем тр-го потока, т. к. цель всех мероприятий по организации ДД - обеспечение скорости тр-го потока, наиб. приближенной к max-но возможной из условий безоп-ти ДД.

В практике организации ДД в завис-ти от методов измерения и расчета рассматривают:

мгновенную скорость движения υ_a - скорость, фиксируемую в отдельных типичных сечениях (точках) дороги. Именно мгновенная скорость движения в значительной степени влияет на безоп-ть движения, поскольку определяет кинетическую энергию авт-ля, т. е. его тормозной путь и время, к-ое имеется у водителя для оценки опасной ситуации;

максимальную скорость движения υ_м – наиб-ую мгновенную скорость движения, к-ую может развить тр. ср-во. Для ДД большое значение имеет max скорость движения тр. ср-ва, к-ая ниже разрешенной. Такие тр. ср-ва становятся препятствием для нормального движения тр-го потока;

крейсерскую скорость движения υ_к - скорость, с к-ой водитель стремится ехать в данных условиях. Если тр-ый поток движется более медленно или более быстро, водитель испытывает дискомфорт. В завис-ти от типа личности водитель быстрее ощущает усталость, становится невнимательным или раздражительным;

разрешенную скорость движения υ_paз - скорость, разрешенную на данном участке дороги нормативными документами или средствами регулирования ДД

рекомендуемую скорость движения υ_peк - скорость, с к-ой рекомендуется двигаться водителю и к-ая обеспечивает безоп-ть ДД в данных условиях;

безопасную скорость движения υ_б.д. - скорость, при к-ой водитель в состоянии предпринять необходимые действия при возникновении опасной ситуации.

экономичную скорость движения υ_экн - скорость, при к-ой затраты на движение (в основном расход топлива) min-ны;

скорость сообщения υ_с - скорость, к-ая явл. измерителем времени доставки пассажиров и грузов. Скорость сообщения определяется как отношение расстояния м/у точками сообщения ко времени нахождения тр. ср-ва в пути (времени сообщения).

М/у параметрами тр-го потока существуют опред-ые завис-ти. Характер этих зависимостей достаточно сложный, на них влияет громадное кол-во факторов, связанных не только непосредственно с тр-ым потоком, но и с условиями его движения по дороге, метеоусловиями, временем года и суток и т. п. При исследовании тр-ых потоков влияющие на них факторы могут рассматриваться как детерминированные или как вероятностные величины. Вероятностный подход более близок природе тр-го потока, но сложен для математического описания. Детерминированный подход легче реализовать в инженерных методиках, и при тщательном анализе исходных данных он дает достаточно точные для практики результаты.

При исследовании тр-ых потоков исп-ют два подхода.

Первый предполагает исследование процессов, происходящих внутри потока, поэтому он получил название микроскопическое моделирование. Микроскопическое моделирование рассм-ет тр-ый поток как взаимное положение следующих друг за другом авт-ей и основано на теории следования за лидером. Предполагается, что основное влияние на изменение параметров движения конкретного авт-ля (ведомого) оказывает изменение скорости движения находящегося перед ним автомобиля-лидера.

Исследования показали, что влияние на изменение скорости ведомого авт-ля начинается, когда временной интервал м/у ним и ведомым авт-ем составляет в городских условиях - 6 сек, вне населенных пунктов - 9 сек.

Изменение ускорения ведомого авт-ля прямо пропорционально разности скоростей м/у ним и лидером и обратно пропорционально расстоянию между ними:

Представленная завис-ть явл. простейшей линейной моделью следования за лидером. Более точные результаты можно получить, исп-уя нелинейную модель, в к-ой учитывается завис-ть поведения водителя от дистанции м/у авт-ми.

Второй подход к изучению тр-ых потоков рассм-ет его как целостный процесс, характеризуемый только внешними параметрами. При таком подходе создаются макроскопические модели, к-ые рассм-ют такие характеристики тр-го потока как скорость, интенсивность, плотность движения и т.п.

№27

Понятие об основной диаграмме тр-го потока.

М/у скоростью движения, плотностью и интенсивностью движения существует соотношение N_a = υ_а q_a, к-ое графически может быть изображено в виде так называемой основной диаграммы тр-го потока (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Основная диаграмма транспортного потока

Диаграмма отражает изменение состояния однорядного тр-го потока преимущественно легковых авт-ей в завис-ти от увеличения его интенсивности и плотности. Левая часть кривой (показана сплошной линией) отражает устойчивое состояние тр-го потока, при к-ом по мере увеличения плотности тр-ый поток проходит фазы свободного, затем частично связанного и связанного движения, достигая точки max-но возможной интенсивности - пропускной способности (точка N_{a max} = P_a). В процессе этих изменений скорость тр-го потока падает - она характеризуется тангенсом угла наклона α радиуса-вектора, проведенного от точки 0 к любой точке кривой, характеризующей изменение N_a.

Соответствующие точке N_{a max} = P_a значения плотности и скорости тр-го потока считаются оптимальными по пропускной способности (q_{a opt} и υ_{a opt}). При дальнейшем росте плотности (за точкой Р_а перегиба кривой) тр-ый поток становится неустойчивым (эта ветвь кривой показана штриховой линией).

Переход тр-го потока в неустойчивое состояние происходит вследствие снижения плавности движения, например при появлении препятствия на участке дороги, неблагоприятных метеоусловиях и т. п. Снижение скорости движения авт-ем - лидером группы требует торможения разной интенсивности последующих авт-ей, а затем и разгонов, что создает пульсирующий, неустойчивый поток.

Резкое торможение тр-го потока (находящегося в режиме, соотв-ем точке А) и переход его в результате торможений к состоянию по скорости и плотности в положение, соотв-щее, например, точке В, вызывает так называемую «ударную волну» (показана тонкой штриховой линией АВ), распространяющуюся навстречу направлению тр-го потока со скоростью, характеризуемой тангенсом угла β.

«Ударная волна» явл., в частности, источником возникновения попутных цепных столкновений, типичных для плотных тр-ых потоков.

В точках 0 и q_max интенсивность движения N_a = 0, т.е. соотв-но на дороге тр.ср-ва отсутствуют или тр-ый поток находится в состоянии затора (неподвижности).

Радиус-вектор, проведенный из точки 0 в направлении любой точки на кривой (например, А или В), характеризующей N_a, определяет значение средней скорости потока

Плотность тр-го потока рассм-ся как зависимая переменная, поскольку две другие (интенсивность и скорость движения) явл. измеряемыми и независимыми переменными.

Еще одним важным параметром, характеризующим тр-ый поток, явл. наличие в его составе тр. ср-в различного типа - состав тр-го потока. Состав тр-го потока влияет на загрузку дорог (стесненность движения), что объясняется, прежде всего, существенной разницей в габаритных размерах авт-ей: от длины 4...5 м для легковых авт-ей, до длины 24 м, характерной для автопоездов. Необходимо учитывать и различие в динамических характеристиках авт-ей различного типа.

Оценка состава тр-го потока осущ-ся по процентному составу или доле тр. ср-в различных типов.

Знание состава тр-го потока позволяет учесть степень занятости дороги движущимся авт-ем, выражением к-ой явл. динамическая площадь автомобиля S_a.

Таблица 2.1