РОЗДІЛ 8. ПРОПУСКНА
ЗДАТНІСТЬ ВУЛИЧНОЇ МЕРЕЖІ МІСТА
8 1. Пропускна
здатність смуги руху міської магістралі
Найважливішим показником, що характеризує
транспортно-експлуатаційну якість мережі міських вулиць, є її пропускна
здатність.
Під пропускною здатністю вулиці розуміють максимальне число
автомобілів, які можуть пройти по ній за одиницю часу при забезпеченні заданої
швидкості і безпеки руху. Це поняття не слід плутати з пропускною здатністю
перерізу вулиці. Так, на перетині в одному рівні вулиця може мати пропускну
здатність до 400 авт./год
на одну смугу, а на всій протяжності - не менше 1000 авт./год на смугу; пропускна здатність цієї вулиці буде
визначатися пропускною здатністю перетину. У реальних умовах пропускну
здатність вулиці визначає найменша пропускна здатність однієї з її ділянок або
перетинів (перехресть, звужень проїжджої частини, мостів, шляхопроводів, кривих
у плані, підйомів, спусків, ділянок різкого зниження швидкостей руху, зон
злиття і переплетення потоків).
Для вулиць безперервного руху і швидкісних магістралей
необхідно знати пропускну здатність однієї смуги при заданій швидкості вільного
руху. Це значення розглядається як гранична можливість смуги руху у пропуску
транспортних потоків.
Основними характеристиками транспортного потоку є швидкість
руху і щільність, вимірювана числом автомобілів на
Щільність потоку (
) пов'язана зі швидкістю руху 
і дорожніми умовами. Чим вища щільність потоку при постійній
швидкості руху, тим менша відстань між автомобілями. Експериментальні
дослідження показали, що залежність «швидкість - щільність» має три області - дві нелінійні і одна, середня, лінійна (рис. 8.1).
Найбільша щільність потоку спостерігається при високих інтенсивностях руху (рис. 8.2).
Максимальна щільність потоку (
) при певних швидкостях руху може бути досягнута тільки за
умови роботи вулиці у режимі пропускної здатності.
Найбільше значення досягається при заторах
руху і може бути визначено емпірично:
;
де 
- найбільше число автомобілів на 
- частка легкових автомобілів у потоці,%.
Рис. 8.1. Залежність
щільності від інтенсивності руху
Щільність транспортного
потоку, швидкість та інтенсивність руху 
пов'язані залежністю 
. Досягається гранична інтенсивність руху
, яка і є кількісним вираженням пропускної здатності (
).
Говорячи про щільність
транспортного потоку, зазвичай мають на увазі середнє значення, але під час
руху на окремих ділянках вулиці може статися ущільнення потоку (за рахунок
перебудови, змін смуг руху). Таке ущільнення короткочасне і мало позначається
на середній швидкості потоку. Так, при швидкості потоку
Характеристику
щільності транспортного потоку використовують при розрахунках завантаження
вулиці або якоїсь споруди (тунелю, естакади, ділянки маневрування). Пропускну
здатність смуги руху і всієї проїжджої частини звичайно розраховують із
врахуванням інтервалів між автомобілями. Ці інтервали можуть бути виражені в
одиницях довжини або часу. При відомій швидкості руху часовий інтервал між
автомобілями 
.
Через інтервали між
автомобілями можна виразити і пропускну здатність:
,
де 3600 - число секунд в 1 год;
- мінімальний інтервал між автомобілями,
с.
Тут
,
де 
- мінімальна відстань між автомобілями,
м.
Залежно від прийнятої
моделі руху розрахункова відстань може бути різною. Для моделі слідування за лідером прирівнюють до
відстані видимості поверхні проїжджої частини. Ця модель дуже умовна і може застосовуватися
для потоків малої щільності. Для розрахунків, пов'язаних з організацією руху
щільних транспортних потоків, підхід повинен бути іншим. Як граничний випадок
можна розглядати мінімальний інтервал:
,
де 
- гальмівний шлях ( шлях гальмування)
другого автомобіля; 
- гальмівний шлях першого автомобіля.
Тут 
де 
- час реакції водія, с; 
- коефіцієнт експлуатаційного стану
автомобіля;
де 
- поздовжній ухил дороги, 
- коефіцієнт поздовжнього зчеплення.
Враховуючи, що під час
гальмування дорожні умови для першого і другого автомобілів однакові, різниця в
їх гальмівних шляхах визначатиметься тільки значенням .
Тоді 
Якщо припустити, що
технічний стан автомобілів транспортного потоку однаковий, то 
і 
Тоді пропускна
здатність 
Цей висновок дозволяє
підійти до оцінки пропускної спроможності з позиції забезпечення безпеки руху з
урахуванням психофізіологічних можливостей водія.
Час реакції водія
характеризує швидкість його відповіді на зміну дорожньо-транспортної ситуації.
Чим напруженіша ситуація, тим швидше на неї реагуватиме водій. Але зменшення
часу реакції не безмежне. Існують мінімальні значення 
, які можуть бути при найвищій напрузі водія. Однак
розглядати ці значення як розрахункові не можна, так як водій може працювати в
такому режимі дуже короткий час, потім різко зростає ймовірність його помилок у
прийомі і переробці інформації. Це може привести до пропуску сигналу або
неправильної відповіді на нього.
Таблиця 8.1
Напруженість роботи водія
|
Інтервал між автомобілями, с |
Характеристика напруги |
Час реакції при 50% забезпеченості, с |
Середньоквадратичне відхилення, с |
|
7,0 5,0 |
оптимальне |
1,6 1,55 |
0,74 0,65 |
|
3,0 |
перенапруга |
1,34 |
0,46 |
|
2,0 1,5 1,0 |
надмірна напруга |
0,94 0,85 0,80 |
0,24 0,17 0,14 |
Інтервали між
автомобілями, напруженість водія і час його реакції взаємопов'язані. Чим менше
інтервали між автомобілями, тим напруженість роботи водія вища (табл. 8.1).
Психофізіологічними
дослідженнями встановлені допустимі напруження, з якими водій може працювати
тривалий час і допустиме короткочасне збільшення цієї напруженості, що не
позначається на надійності роботи водія. Цьому рівню напруженості, пов'язаному
з мінімальним інтервалом tmin,
відповідає і тривалість часу реакції водія. Розрахункове значення часу реакції
при визначенні пропускної спроможності вулиць рекомендується вибирати з
урахуванням 85% забезпеченості (табл. 8.2).
З урахуванням даних
табл. 8.2 розрахункова пропускна здатність однієї смуги руху у приведених
автомобілях при коефіцієнті поздовжнього зчеплення більше 0,6 залежно від
продовження роботи повинна бути не більше таких значень:
|
|
Тривала |
Короткочасна |
|
Швидкісна дорога |
1000 |
1600 |
|
Автомобільна дорога |
1100 |
1800 |
|
Міська магістральна вулиця
безперервного руху |
1200 |
2200 |
Таблиця 8.2
Розрахунковий час
реакції водія
|
Характеристика дороги |
Швидкість руху,км/год |
Протяжність роботи |
Розрахунковий час реакції водія (с),
при забезпеченості, % |
|
|
85 |
50 |
|||
|
Швидкісна |
70
120 |
тривала |
3,5 |
2,5 |
|
короткочасна |
3,0 |
2,0 |
||
|
Автомобільна |
60 80 |
тривала |
3,2 |
2,0 |
|
короткочасна |
2,0 |
1,5 |
||
|
Міська магістральна вулиця
безперервного руху |
50 65 |
тривала |
3,0 |
2,0 |
|
короткочасна |
1,6 |
1,4 |
||
Пропускна здатність смуги руху залежить від складу
транспортного потоку. При розрахунку пропускної здатності весь потік приводять
до одного умовного складу за типажем - легковому автомобілю. Коефіцієнти
приведення означають кратність збільшення пропускної здатності смуги руху у
разі заміни реальних автомобілів умовними. Ці коефіцієнти залежно від типу
транспортного засобу мають такі значення:
|
Легкові
автомобілі |
1,0 |
|
Автобуси |
2,5 |
|
Тролейбуси |
3,0 |
|
З’єднані
автобуси і тролейбуси |
4,0 |
|
Вантажні
автомобілі масою, т: |
|
|
до
4 |
2,0 |
|
4
– 8 |
2,5 |
|
більше
8 |
3,0 |
|
Автопоїзди
вантажопід’ємністю, т: |
|
|
до
12 |
4,0 |
|
12
– 20 |
5,0 |
|
20
– 30 |
6,0 |
|
більше
30 |
8,0 |
|
Мотоцикли
і мопеди |
0,5 |
|
Велосипеди |
0,3 |
Гранична пропускна здатність вулиці при збільшенні у складі
потоку частки вантажних автомобілів знижується (табл. 8.3).
Рух у транспортному потоці по вулиці, яка працює режимі
пропускної здатності, пов'язаний з великими труднощами. Водії через високу
напруженість швидко стомлюються, допускають помилки в оцінці швидкостей руху,
відстаней до автомобілів. Режим потоку стає нестабільним: з’являються високі
прискорення, різкі гальмування, зупинки. У міру наближення інтенсивності до
граничної пропускної здатності не тільки знижується швидкість руху, а й
погіршується стабільність руху. В табл. 8.4 представлена інтенсивність руху,
яка визначає стан транспортного потоку.
Таблиця 8.3
Гранична пропускна здатність вулиці при збільшенні у складі
потоку частки вантажних автомобілів
|
Показник руху |
Для легкових автомобілів
в потоці,% |
|||
|
90 |
70 |
50 |
30 |
|
|
Середня швидкість
потоку, км/год: |
50 |
47 |
45 |
43 |
|
Пропускна здатність, авт./год: сумарна |
3700 5800 |
3390 5400 |
3060 4760 |
2840 4400 |
|
окремої смуги руху |
1850 1900 |
1690 1800 |
1530 1600 |
1420 1450 |
Примітка. У чисельнику дані значення для чотирисмугової магістралі, у
знаменнику - для шести смугової .
Таблиця 8.4
Інтенсивність руху, яка визначає стан транспортного потоку
|
Характеристика режиму
потоку |
Швидкість км/год |
Окрема (на смугу)
інтенсивність руху, авт./год |
|
Вільний |
96 |
1000 |
|
Стабільний |
88 |
1500 |
|
Прямуючий до
нестабільного |
64 |
1800 |
|
Нестабільний |
64 |
2000 |
|
Затори |
48 |
2000 |
Тривалість безперервного руху в режимі граничної пропускної
здатності невелика - 10 - 15 хв, а
протяжність затору може перевищувати 50% всього часу існування такого
завантаження вулиці рухом. Середня швидкість потоку при цьому становить 15 -
Цифри, наведені в табл. 8.5, слід розглядати як орієнтовані
при забезпеченні безперервного руху по вулиці. Якщо мова йде про введення
світлофорного регулювання на пересіченнях або будівництві неповних транспортних
розв'язок, пропускна здатність вулиці визначатиметься пропускною здатністю
перетинань.
Таблиця 8.5
Значення пропускної спроможності однієї смуги руху з
урахуванням допустимого рівня завантаження рухом
|
Транспортні засоби |
Найбільше число однорідних фактичних одиниць транспортних
засобів за 1 год |
||
|
Перетин в різних рівнях |
Перетин в одному рівні |
||
|
Швидкісна дорога |
Магістральна вулиця безперервного руху |
||
|
Легкові |
1300 |
1200 |
600 |
|
Вантажні |
600 – 800 |
500 – 650 |
300 – 400 |
|
Автобуси |
200 - 300 |
150 – 250 |
100 – 150 |
|
Тролейбуcи |
|
110 - 130 |
70 - 90 |
8.2.
Пропускна здатність багатосмугових
проїзних частин
З поняттям пропускної
спроможності вулиць і всієї вулично-дорожньої мережі
міста пов'язують не тільки максимальне число транспортних засобів, які можуть
пройти через якесь перетин вулиці, а й можливість виконання автомобілями
маневрів перелаштування,
входу в потік, виходу з потоку. Ймовірність виконання цих маневрів залежить від
щільності транспортного потоку.
Зміна смуги руху - це маневр, необхідний для забезпечення
нормальної роботи багатосмугової
проїжджої частини міської вулиці. Потрібне число змін смуг руху можна
встановити по картограмі руху вулицею. Потребу в такому маневрі відчувають
насамперед водії автомобілів, що виходять з потоку для повороту на іншу вулицю
або для зупинки. Число повертаючих
автомобілів визначають за картограмою руху, а число автомобілів, що зупиняються
залежить від типу забудови і найбільш точно може бути визначено обстеженням
вулиці.
Розподіл автомобілів,
які перебудовуються по ширині проїжджої частини залежить від протяжності
перегону вулиці і складу руху. Маневр зміни смуги триває 4-6 с; для перелаштування з крайньої лівої смуги на крайню
праву необхідний час маневру :
,
де
- тривалість очікування можливості виконання маневру;
- тривалість маневру
зміни смуги руху; 
- число смуг руху.
З урахуванням часу 
визначають ділянку
дороги, на якій очікуються маневри зміни смуги: 
На довжині цієї ділянки за даними обстежень або по аналогам
встановлюють можливе число перебудов на кожній з смуг проїжджої частини (рис.
8.3). В табл. 8.6 наведені орієнтовні дані для вулиць з чотирьохсмуговою (в одному напрямку) проїзною
частиною і довгих перегонів більше
Число перебудов
визначають для кожної зі смуг поступовим підсумовуванням.
Щоб маневр зміни смуги
був виконаний в потоці, куди потрібно влитися, повинен бути достатній інтервал.
Такий інтервал, прийнятний для заданого (50% або 85%) числа водіїв, називається
граничним і вимірюється в одиницях довжини (відстані між автомобілями
) або в часі (інтервал
).
Рис. 8.2. Використання
ширини проїжджої частини вхідним і вихідним потоком: 
- для потоку , який рухається по даній
смузі; 
- число маневрів
Таблиця 8.6
Орієнтовні дані для
вулиць з чотирьохсмуговою
(в одному напрямку) проїзною частиною і довгих перегонів більше
|
Частка
легкових автомобілів у повертаючому
потоці,% |
Число
маневрів зміни смуг (%) на смузі проїжджої
частини |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
100 |
10
– 15 |
15
– 20 |
35
– 45 |
25
– 30 |
|
80 |
15
– 20 |
20
– 30 |
25
– 35 |
20
– 25 |
|
30 |
20
– 25 |
30
– 40 |
25
– 35 |
15
– 20 |
У Великобританії
інтервал приймають в розрахунках не менше
де 
- коефіцієнт, що враховує тип автомобіля;
для легкового автомобіля 
; для вантажного 
; 
- параметр, що враховує схему маневру,
приймається рівним 33 - 42.
Граничний інтервал для
виконання маневру зміни смуги руху мало залежить від швидкості. Найменші його
значення спостерігаються при щільних транспортних потоках, що працюють в
умовах, близьких до пропускної здатності. Для міських магістралей зі швидкостями
руху (60 ± 10) км/год інтервал = 3,8 с для виконання
зміни смуги руху легковим автомобілем і 4,6 с - вантажним. При розріджених потоках цей інтервал збільшується.
Пропускна здатність
смуги руху і всієї вулиці в цілому за наявності автомобілів які перебудовуються
менше, ніж під час руху автомобілів тільки за своїми смугам. Це зниження тим
більше, чим більше автомобілів у потоці міняють смуги руху.
Інтервали між
автомобілями навіть у щільних транспортних потоках розподілені нерівномірно.
Число інтервалів, великих, зі збільшенням інтенсивності руху зменшується. Так,
наприклад, при збільшенні інтенсивності руху по смузі з 800 до 1000 авт./год число інтервалів,
більших, зменшується з 46 до 35%. Це значить, що майже так само змінюється і
можливе число змін смуг руху.
При інтенсивності руху
на смугу більше 1200 авт./год
можливі лише поодинокі зміни смуг руху (рис. 8.4), і з цих позицій пропускна
здатність вулиці відносно змін смуг руху не забезпечена. Якщо потреба в таких
маневрах є необхідною,то найбільша інтенсивність
руху, при якій ця необхідність буде задоволена, повинна вважатися граничною на
цій ділянці вулиці.
Така перевірка
пропускної спроможності вулиць особливо необхідна перед транспортними
розв’язками, перетинами з магістральними вулицями, поблизу великих спортивних,
адміністративних і культурних установ.
Необхідність переходу з
смуги на смугу, трудність, а часто і відсутність гарантії можливості виконання
цього маневру приводять до зниження ефективності використання багатосмугових проїзних частин міських
вулиць. Інтенсивність руху на них навіть при максимальному завантаженні
неоднакова.
На рис. 8.5 показано
типовий розподіл руху по ширині проїжджої частини. Якщо на першій (від
тротуару) смузі виключені стоянки і зупинки автомобілів, вона буває завантажена
найбільш сильно. У разі виникнення перешкод руху на цій смузі весь потік
зміщується до осі вулиці. Це зміщення тим значніше, чим більше частка в потоці
легкових автомобілів. Відношення інтенсивності руху на смузі проїжджої частини
до її пропускної здатності має назву коефіцієнта зниження пропускної здатності
смуги на багатосмуговій
проїзній частині (
). Спостереженнями було встановлено значення цих коефіцієнтів
для кожної зі смуг:
|
Номер
смуги руху проїжджої частини |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Межі
змін |
1,0 |
0,85 |
0,7 |
0,6 |
|
Розрахункове
значення |
1,0 |
0,8 |
0,6 |
0,5 |
0,05
Рис.8.3. Розподіл руху
по ширині проїжджої частини вулиць з
числом смуг руху: А-2,Б-3,В-4 – номера смуг руху від тротуару
Сумарна пропускна
здатність проїзної частини визначається з урахуванням суми всіх цих
коефіцієнтів:
|
Число
смуг руху |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Збільшення
пропускної здатності у порівнянні з 1 смугою руху |
1,0 |
1,8 |
2,4 |
2,9 |
3,4 |
3,9 |
Пропускна спроможність
вулиць безперервного руху з багатосмуговою проїжджою частиною в даний час розраховується
за емпіричними формулами:
де 
- розрахункова пропускна здатність однієї
смуги руху; ПК - коефіцієнти, які
враховують дорожні умови, склад транспортного потоку і число смуг руху.
Незважаючи на те, що
протягом короткого часу інтенсивність на одній смузі може досягати 1800-2000 авт./год.,
розрахункову пропускну здатність цієї смуги приймають рівною 1000 авт./год. з умови тривалої роботи вулиці у режимі
пропускної здатності із забезпеченням необхідних маневрів у транспортному
потоці. За відсутності в потоці змін смуг руху, наприклад у транспортних
тунелях, розрахункова пропускна спроможність однієї смуги руху може бути
прийнята 1200 авт. / год.
Всі коефіцієнти менше
одиниці, оскільки вважається, що пропускна здатність може бути досягнута тільки
за ідеальних умов , при КП=1.
Найбільш істотний вплив
на пропускну здатність вулиці роблять наступні фактори, що враховуються
коефіцієнтами у формулі : число смуг руху, склад транспортного потоку, що виражався
через вантажні автомобілі, стан проїжджої частини, поздовжні ухили.
У країнах Західної Європи
враховують ще один фактор - ширину смуги руху, так
як в центральній частині старих міст є вулиці з шириною смуг руху до
При ширині смуги більш
3,5 цей фактор впливу на пропускну здатність міських вулиць не надає.
Розрахунок пропускної
спроможності вулиць при безперервному русі
рекомендується вести за формулою:
.
Якщо
на вулиці є перетин в одному рівні, пропускну здатність No визначають з урахуванням пропускної здатності цих
перетинань. Пропускна здатність вулиці на перегонах між перетинами може бути
різною. При проектуванні вулиць необхідно домагатися, щоб пропускна здатність N
була більше інтенсивності руху, яка
визначається за картограмі.
Значення коефіцієнтів у
формулі вибирають відповідно до дорожніх умов:
|
Кількість
смуг руху |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Kn |
1,8 |
2,4 |
2,9 |
3,4 |
3,9 |
|
|
Частка
вантажних автомобілів,% |
0 |
10 |
20 |
30 |
50 |
70 |
|
Кгр |
1 |
0,95 |
0,90 |
0,85 |
0,78 |
0,72 |
|
Тип
покриття |
асфальто- бетонне |
збірно- бетонне |
|
булижник |
|
грунтове |
|
Кф |
1,0 |
0,88 |
|
0,42 |
|
0,30 |
|
Поздовжній
ухил,% |
до
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
|
Кin при довжині підйому,м |
|
|
|
|
|
|
|
200
- 300 |
1,00 |
1,00 |
0,95 |
0,90 |
0,80 |
0,75 |
|
300
- 500 |
1,00 |
0,95 |
0,90 |
0,85 |
0,75 |
0,65 |
|
більше
500 |
0,95 |
0,93 |
0,88 |
0,82 |
0,70 |
0,60 |
|
Ширина
смуги руху,м |
2,5
– 2,75 |
3,0 |
3,5
і більше |
|||
|
Кшп |
0,90 |
0,98 |
1 |
|||
8.3. Пропускна здатність вулиць із світлофорним
регулюванням
При
регулюванні руху пропускна здатність вулиці визначається насамперед пропускною
здатністю перетину, де встановлений світлофор (пропускна здатність вулиці
в «стоп-лініях»).
Ефективність
використання сигналів світлофорного циклу залежить в основному від двох
показників: частки дозволяючого
сигналу у
загальній тривалості циклу та інтенсивності руху. Занадто мала тривалість циклу
веде до зниження пропускної здатності смуги руху, так як тривалість розриву між
потоками автомобілів недостатня для їх ущільнення, а частка перехідних (жовтих)
сигналів, хоча їх тривалість і залишається незмінною, різко збільшується.
Частка ефективного часу циклу малої тривалості знижується. Надмірна тривалість
циклу, хоча і дозволяє збільшити частку ефективного часу, призводить до
утворення черг біля «стоп-ліній» і зростанню транспортних втрат. Вибір
оптимальної тривалості світлофорного циклу, розрахунок довжини черги і
транспортних втрат виконують з урахуванням характерних для міст закономірностей
транспортних потоків.
Методи
розрахунку тривалості світлофорного циклу можна розділити на три групи. Перша заснована на використанні
закономірностей роз'їзду черг і допущення існування біля світлофорів черг, що
дозволяють повністю використовувати не забороняючий для руху сигнал. Друга
виходить з припущення випадкового прибуття автомобілів до світлофора, і
оптимізація циклу ведеться не за пропускною здатністю, а за довжиною черги. До
третьої групи належать методи, засновані на моделюванні транспортних потоків.
Кожен
з методів розрахунку тривалості світлофорного циклу та пропускної здатності
вулиці вимагає деякого об'єму вихідної
інформації про дорожні умови, планування перетину, склад потоку,
інтенсивність руху автомобілів і пішоходів. Точність розрахунку визначається
повнотою цієї інформації. При проектуванні вулично-дорожньої
мережі міста або окремої вулиці така інформація відсутня, а орієнтація на
середні характеристики потоку може привести до великих помилок. В таких випадках
доцільно орієнтуватися на граничну пропускну здатність та допустимі рівні
завантаження рухом вулиць. В цьому відношенні перша група методів розрахунку
пропускної здатності вулиць при світлофорному регулюванні краща, оскільки для
своєї реалізації вимагає знання тільки двох характеристик: складу потоку і
тривалості світлофорного циклу. Ці методи і використовують при проектуванні вулично-дорожньої мережі міста. Більш точні методи другої і
третьої груп використовують при розробці схем організації руху на пересічних,
при експлуатації вуличної мережі та створенні автоматизованих систем управління
рухом.
Максимальне
число автомобілів, яке може пройти по одній смузі руху за один цикл при заданій
тривалості дозвільного руху сигналу, залежить від того, як повно буде
використано час цього сигналу, чи достатньо автомобілів у
черзі, щоб протягом усього часу зеленого сигналу забезпечувалася максимальна
щільність руху. Пропускна здатність смуги руху визначається в цьому випадку
наступним розрахунком:
де
-
тривалість зеленого сигналу, с; 
-
інтервал в часі між включенням зеленого
сигналу і відходом з перетину першого автомобіля, с; 
-
середній інтервал між автомобілями, що йдуть з черги на «стоп-лінії», с; т - число автомобілів, що проходять по одній смузі
за один цикл; N - пропускна здатність смуги при світлофорному регулюванні, авт./год; 
- тривалість світлофорного циклу, с.
Основою
всього цього розрахунку є закономірність зміни інтервалів між автомобілями при
виїзді з черги і зміни тривалості світлофорного циклу по довжині вулиці. При
проектуванні вулиці тривалість розраховують для всіх перетинів зі світлофорним
регулюванням з урахуванням складу, інтенсивності потоку та організації руху. На
різних перетинах довжина може вийти неоднакова. Для поліпшення умов руху по
вулиці розробляють в таких випадках систему координованого регулювання руху.
Пропускна здатність вулиці від цього не збільшується, але істотно знижуються
транспортні втрати, пов'язані з утворенням черг біля світлофорів.
При
координованому регулюванні розрахункова тривалість на довжині всієї вулиці
приймається постійною і рівною більшій з визначених раніше для кожного
перетину. Якщо робота світлофорів не координована і кожен перетин працює в
автономному режимі зі своїм часом, пропускна здатність перегонів вулиці буде різною, а пропускна здатність
всієї вулиці в цілому визначатиметься найменшою пропускною здатністю одного з
розташованих на ній перетинань.
Інтервали
залежать від порядкового номера автомобіля в черзі. Для першого автомобіля
інтервал включає час, витрачений водієм на приведення автомобіля в рух і
подолання шляху до «стоп-лінії». Це рух
відбувається в режимі розгону. У такому ж режимі рухається і другий автомобіль.
Інтервал на «стоп-лінії» залежить від того, на скільки водій другого автомобіля
запізнюється із зрушенням з місця щодо першого. Наступні автомобілі також
починають рух з деяким запізненням щодо попереднього. Але вплив цього
запізнення на інтервал зменшується для
кожного наступного автомобіля за рахунок більш тривалого або більш інтенсивного
розгону. При роз'їзді черги між автомобілями встановлюється інтервал, близький
до мінімального. Цей інтервал може існувати при малих швидкостях руху. При
роз'їзді черги швидкість руху
збільшується, і після роз'їзду частини черги щільність потоку починає
зменшуватися. Практика показує, що щільність потоку починає падати після 5-6-го
автомобіля. Це означає, що пропуск черги більшої довжини призведе до зниження
ефективності використання зеленого сигналу світлофорного циклу.
Інтервал
між автомобілями при роз'їзді черги залежить від складу транспортного потоку:
чим більший автомобіль, тим більша відстань до попереднього рухомого автомобіля
(лідера) дотримується водій. Відзначено також, що і лідер має вплив на
інтервал. Так, наприклад, для вантажного автомобіля, якщо лідер легковий,
інтервал на 0,5-1,0
с менше, ніж коли лідирує вантажний автомобіль (рис. 8.6). У розрахунках можна
використовувати середні значення інтервалів при роз'їзді черги з урахуванням
складу потоку:
|
Частка вантажних автомобілів,% |
0 |
20 |
50 |
|
|
3,1 |
3,5 |
3,9 |
|
|
2,2 |
3,0 |
3,5 |
Ефективність
транспортної роботи вулиць може бути підвищена координацією роботи світлофорів.
Пропускна здатність вулиці при цьому змінюється незначно, але її можна суттєво
збільшити за рахунок скорочення черг біля «стоп-ліній». За такою системою
регулювання групи автомобілів після відходу з першого перехрестя повинні проходити всю довжину вулиці без
зупинок.
Рис.
8.4. Інтервали роз’їздів автомобілів із черги біля стоп-лінії: 1 - вантажний за
вантажним; 2 -
вантажний за легковим; 3 -
легковий за вантажним; 4 – легковий за легковим.
Чим
довше зберігається група, тим більша вірогідність того, що всі автомобілі цієї
групи пройдуть вулицею без зупинок біля світлофорів.
Розпад
груп пов'язаний з неоднаковими швидкостями
з якими входять до них автомобілі. На відстанях 600-800 м від
світлофора, де формуються групи, транспортний потік стає суцільним з випадковим
розподілом автомобілів. Таке
завдання вирішують згідно з теорією транспортного потоку.
Рис.8.5. Пропускна здатність смуги руху при світлофорному
регулюванні при різній тривалості світлофорного циклу(Тц) і складу потоку: 1 – 100% легкових
автомобілів; 2 – 100% вантажних автомобілів.
Для
практичних розрахунків використовують
залежність, де коефіцієнт чисельно являє собою
число автомобілів за час t:
(3.3)
де
-
інтенсивність руху по одній смузі, авт. /год ; 
- протяжність
і-го сигналу у
циклі, с.
Для
визначення числа автомобілів, що проходять через стоп-лінію без зупинок,
приймають 
і 
. Для визначення максимальної черги біля
світлофора час приймають рівним тривалості забороняючих у
даному напрямку сигналів. З урахуванням цього формула (3.3) приймає вигляд:
Відомості
про максимальну довжину черги біля світлофора необхідні для розрахунку та
вибору елементів планувального рішення перехрестя, зокрема довжин додаткових
смуг, що вводяться на перехресті для пропуску повертаючих потоків.
8.4. Раціональні рівні завантаження
вулиць рухом
Інтенсивність
руху на міських вулицях змінюється за короткий
проміжок часу в дуже широких межах. Протягом однієї доби можна
спостерігати на одній і тій же вулиці затори з багатосмуговою проїжджою частиною і рух одиночних
автомобілів.
Ступінь
використання пропускної здатності вулиці характеризується відношенням
інтенсивності потоку (N) до пропускної здатності вулиці 
. Це відношення називається рівнем
розвантаження вулиці (дороги) рухом. Ступінь
використання
Чим вона ближче до 1, тим вища щільність
транспортного потоку, нижча швидкість, складніші умови руху. Робота вулиці у
режимі пропускної здатності невигідна у багатьох відношеннях. Режим руху непостійний, часто виникають
затори, велике число різких прискорень і гальмувань
потоку, автомобілі часто рухаються на знижених передачах і витрачають багато
палива. Великі труднощі виникають з організацією руху пасажирського транспорту
і пішоходів, стоянок та зупинок автомобілів. На таких вулицях висока
аварійність, сильно забруднене повітря.
Граничне
завантаження вулиці рухом має і деякі позитивні аспекти. Допущення такого
завантаження при проектуванні дозволяє скоротити ширину і число смуг руху,
збільшити поздовжні ухили вулиць, відмовитися від будівництва декількох смуг
для руху і зупинок громадського транспорту. Все це знижує капітальні витрати на
будівництво вулиці. Рішення про допустимий рівень завантаження вулиці рухом
повинно прийматись на основі зіставлення
ефекту від поліпшення умов руху по вулиці і вартості її будівництва та
утримання. Оптимальний рівень завантаження рухом відповідає мінімуму сумарних
витрат, що враховує як одноразові витрати на будівництво і благоустрій вулиці,
так і поточні, пов'язані з роботою автомобільного та громадського пасажирського
міського транспорту.
Цей
методичний підхід відповідає сучасним економічним позиціям техніко-економічного
обґрунтування проектних рішень. Однак при всій очевидності такого підходу є
труднощі в його реалізації. Причиною цього є те, що не всі наслідки, пов'язані
зі зміною рівня завантаження вулиці рухом, мають вартісне вираження. До них
відносяться всі наслідки, пов'язані зі зміною рівня зручності автомобільного та
пішохідного руху, екологічної чистоти навколишнього середовища. Тому мінімум
сумарних наведених витрат не можна розглядати
при виборі розрахункового рівня завантаження рухом як вирішальний
фактор. Оптимізація завантаження вулиці рухом повинна враховувати і фактори,
які не мають вартісного еквівалента. В таких випадках їх розглядають як
соціальне замовлення, а рівень виконання цього замовлення пов'язують з
функціональною значимістю вулиці у системі вулично-дорожньої мережі.
За
зручністю і комфортабельності руху завантаження вулиці рухом ділять на наступні
п'ять рівнів, які називаються рівнями
обслуговування:
А
-
існує при рівні завантаження менше 0,3. Автомобілі у
потоці не роблять істотного впливу один на одного, обгони і зміни смуг руху не
обмежені. З наближенням до граничного завантаження вільний вибір режиму руху
стає неможливим. Інтенсивність руху, відповідна цьому стану, на магістралі з
трьома смугами в одному напрямку становить 1500-1700 авт./год, з чотирьма
- 1900-2100
авт./год. Найбільша щільність руху на середніх
смугах, найменша - на крайніх лівих. Середня щільність руху 10 авт./км, найбільша - до 20 авт./км.
Б
-
рівень завантаження руху до 0,45. Це найбільш сталий за характеристиками руху
стан потоку. У ньому є вільно рухомі та пов'язані групи автомобілів. Розподіл
швидкостей і щільності руху по смугах проїжджої частини зменшується. Зміна смуг
руху практично не обмежена. Найбільша інтенсивність руху на вулиці з трьохсмуговою проїжджою частиною
в одному напрямку становить 3800 авт./год, з чотирьохсмуговою
-
6600 авт./год.
Г
-
граничне насичення потоку, рівень завантаження більше 0,8. Рух потоку
нестійкий, постійно утворюються затори, зміни смуг дуже ускладнені. Середня
швидкість руху складає 10-12
км/год., щільність на смугах руху може досягати 120 авт./км.
Транспортні витрати у порівнянні з рівнем Б зростають в 3-4 рази.
Експлуатація вулиць при такому рівні завантаження недоцільна.
Д
-
утворився затор руху. Рівень завантаження 2 = 1 - 0. При заторі 2 = 0, при русі 2 = 1. Якщо з
яких-небудь причин необхідно збільшити рівень завантаження вулиці рухом,
цілеспрямованість підвищення цього рівня оцінюють показником економічної ефективності
:
,
де
-
середньозважене (за період розрахункового терміну служби, що визначається часом
настання граничного насичення вулиці рухом) збільшення собівартості автомобільних і пасажирських перевезень при
зміні розрахункового рівня завантаження рухом; 
- зміна
капітальних вкладень для реалізації варіантів проектних рішень з різними
рівнями завантаження рухом;
-
відношення періоду насичення рухом кожного з варіантів до мінімальної
тривалості роботи вулиці до капітального ремонту;
-
норматив для приведення різночасових витрат, рівний для міських вулиць 0,08;
t - розрахунковий термін служби.
Вуличну
мережу міста проектують на перспективну інтенсивність руху. Віддаленість цієї
перспективи при складанні генплану міста приймають не менше ніж 20 років. При
робочому проектуванні використовують дані перспективної інтенсивності 5-ти ,
10-ти і 20-річної віддаленості.
Розрахунки
для великих і найбільших міст показують, що економічно доцільною при 10-річній
віддаленості є перспективна інтенсивність руху не більше 0,5, а при 20-річній - не більше
0,8.
Контрольні питання
1 Пропускна
здатність смуги руху міської магістралі.
2 Залежність
щільності від інтенсивності руху.
3 Напруженість роботи
водія.
4 Пропускна здатність багатосмугових проїзних частин.
5 Зміна смуги руху .
6 Використання ширини
проїжджої частини вхідним і вихідним потоком.
7 Пропускна
здатність вулиць із світлофорним регулюванням.
8 Раціональні рівні завантаження вулиць рухом.
