Характеристики дорожного движения и основы его

Лекция №12
Характеристики
дорожного
движения и
основы его
организации.
Транспортный и
пешеходные
потоки, их
основные и
вспомогательные
характеристики.
• Сложная динамическая система,
представляющая собой
совокупность движущихся
различных типов механических и
немеханических транспортных
средств, управляемых людьми, в
сочетании с пешеходным движением
называется дорожным движением.
• Под организацией дорожного
движения понимают комплекс
научных, инженерных и
организационных мероприятий,
обеспечивающих достаточный
уровень эффективности и
безопасности движения.
• Грамотное вмешательство в дорожное
движение возможно только на основе
знаний закономерностей ОДД. Эти знания
выработаны многими исследованиями и
практикой организации движения.
• Наиболее распространенными
характеристиками ДД являются:
интенсивность, плотность, скорость,
состав, задержки, распределение
транспортных потоков по направлениям.
• Транспортный поток характеризуется
взаимодействием в пространстве во
времени транспортных средств.
• Сбор и обработка информации о
зависимостях между основными
характеристиками транспортных потоков –
интенсивностью, плотностью и скоростью –
является существенной частью
деятельности по ОДД.
• Сводная таблица основных параметров
дорожного движения приведена в таблице 1.
• Интенсивность движения q(x, t1, t2) - это
количество транспортных средств,
проходящих через какое-либо сечение или
отрезок дороги за единицу времени.
• Наиболее часто в качестве промежутка
времени принимается один час, и
соответственно, интенсивность движения
определяется как авт/час.
• При решении некоторых задач
используется информация о суточной и
среднегодовой интенсивности движения.
• Интенсивность движения – величина
неравномерная и в пространстве (на различных
дорогах или различных участках одной и той же
дороги) и во времени.
• Неравномерность интенсивности движения может
быть оценена коэффициентом неравномерности Кн,
представляющим собой отношение фактической
интенсивности Nф за рассматриваемый период к
средней интенсивности Nс за более длительный
промежуток времени:
Кн= Nф / Nс
• В практике организации движения очень часто
оперируют не суммарной интенсивностью по
направлениям, а интенсивностью по полосе
движения М а.
• Состав транспортного потока
характеризируется соотношением в нем
транспортных средств (ТС) различного
типа.
• Транспортному средству в процессе
движения требуется большой отрезок
полосы, чем его длина (статистический
габарит), это объясняется тем, что для
остановки автомобиля требуется
определенный путь, являющийся
функцией скорости.
• Учет влияния движения ТС различных
типов на загрузку дороги
осуществляется при помощи
динамического габарита,
представляющего собой отрезок
полосы дороги, минимально
необходимого ведомому автомобилю
по условиям безопасности движения
при экстренном торможении впереди
движущегося автомобиля.
• Транспортные средства в силу
конструкторских отличий и
эксплуатационного состояния обладают
различными тормозными качествами.
• Это сказывается на динамическом
габарите. Кроме того, его значение зависит
от состояния дорожного покрытия,
психофизиологических характеристик
водителя и т.д.
• Очевидно, что различные ТС оказывают различное влияние на
формирование и характеристики транспортного потока.
• Чтобы учесть это влияние на поток различных типов ТС,
используют коэффициенты приведения Кп, представляющего
собой отношение динамического габарита ТС данного типа к
динамическому габариту легкового автомобиля.
• Эти коэффициенты позволяют фактическую интенсивность
транспортного потока представлять в виде условной
(приведенной) Nпр., соответственно к потоку легковых
автомобилей
Nпр =
in
N
i 1
i
 Ki
где Ni - фактическая интенсивность определенного типа ТС;
Ki - соответственно коэффициент приведения ТС к
легковым автомобилям.
• Плотность транспортного потока k (x1, x2, t) - это
число ТС, находящихся в данный момент времени t
на заданном участке дороги (Х1; Х 2).
• Плотность потока характеризует загрузку дороги.
• Предельная плотность данного участка
соответствует числу неподвижных ТС,
расположенных вплотную друг к другу.
• В зависимости от их типов это число может быть
различно. Так для легковых автомобилей это
значение составит 200 авт/км, для автопоездов
длиной 24м - около 40 авт/км.
• С увеличением плотности увеличивается
взаимовлияние ТС в потоке, снижается возможность
выполнения маневров и, как следствие, снижается
пропускная способность системы дорожного
движения.
Виды скоростей движения
автомобилей:
• Скорость V(Х1; Хс; t) определяется как отношение
пройденного участка дороги (Х1; ХС) к промежутку
времени t, за который этот участок пройден.
• В практике ОДД используют понятия скорости:
мгновенная, сообщения, темп движения, крейсерской,
технической, эксплуатационной, транспортного
потока.
• Мгновенная (временная) скорость характеризуется
мгновенным фиксированным значением VА в
определенном сечении дороги (скорость ТС в каком –
либо сечении дороги).
• Пространственная скорость – оценивает изменение
скоростного режима по длине магистрали. Наиболее
полно характеризует условия движения на УДС.
• Скорость сообщения Vс определяется как отношение
расстояния между пунктами сообщения к времени
нахождения ТС на маршруте (с учетом задержек при
движении).
• Темп движения - время, затрачиваемое на
преодоление единицы длины пути (маршрута), Твеличина обратная скорости сообщения, Т=1/VС.
• В реальных условиях автомобиль движется с
крейсерской скоростью, составляющей 0,7…0,85
Vмах. Фактический наблюдаемый диапазон скоростей
ниже. Одним из важнейших факторов, определяющих
выбор водителем скоростного режима, являются
условия видимости.
• Техническая скорость определяется отношением
пройденного расстояния к сумме времени
движения и остановок, связанных с организацией
дорожного движения (светофоры, ж/д переезды и
т.п.).
• Эксплуатационная скорость определяется
отношением пройденного расстояния ко всему
времени нахождения ТС на маршруте, включая
время, связанное с технологией перевозок
(погрузка, выгрузка и т.п.).
• Скорость транспортного потока – средняя
скорость движения ТС на определенном отрезке
пути за определенный отрезок времени.
• Между скоростью, интенсивностью и
плотностью существует
соотношение, описываемое
основной диаграммой
транспортного потока. На этом
графике прослеживаются основные
закономерности изменения
состояния транспортного потока.
Основная диаграмма транспортного потока
• Первая граничная точка соответствует нулевой
интенсивности и плотности и характеризует
свободные условия движения.
• Первоначально увеличение плотности вызывает
возрастание интенсивности движения, и этот
процесс продолжается до достижения пропускной
способности дороги.
• Дальнейшее увеличение плотности приводит к
значительному ухудшению условий движения,
возникновению заторовых ситуаций, снижению
интенсивности движения.
• Вторая граничная точка соответствует полной
остановке движения при максимальной плотности и
нулевой интенсивности.
• В общем виде соотношение между
интенсивностью, плотностью и
скоростью описывается основным
уравнением транспортного потока:
q  kv
где
,
q – интенсивность движения;
k – плотность транспортного потока;
v – скорость транспортного потока.
• Задержка движения характеризуется потерей времени
при прохождении ТС заданного участка (l1, l2) со
скоростью сообщения, ниже оптимальной.
• Оптимальной скоростью в данном случае следует
считать скорость сообщения, обеспечивающую
минимум потерь времени, топлива, расходов,
связанных с износом автомобиля, потерь от ДТП и т.д.
• Ввиду трудности определения истинного значения
оптимальной скорости в практике ОДД условно в
качестве оптимального принимают разрешенную
(расчетную по условию безопасности) скорость на
данном участке дороги.
• Различают задержки на перегонах и
пересечениях.
• Задержки на перегонах являются
результатом маневрирования, наличия в
потоке автомобилей, движущихся с малыми
скоростями, движения пешеходов, остановок
и стоянок транспортных средств,
перенасыщенности потока.
• Задержки на пересечениях являются
результатом необходимости пропуска
транспортных и пешеходных потоков по
пересекающим направлениям.
• Распределение транспортных потоков, следующих
в различных направлениях, характеризуется
снижением средней скорости и возникновением
конфликтных ситуаций в конфликтных точках.
• Места возникновения конфликтной ситуаций, где
пересекаются, сливаются или разделяются
траекторий движения потоков, называют
конфликтными точками.
• Зоны конфликтных ситуаций характеризуется
увеличением времени задержек и повышением
вероятности возникновения ДТП.
• Взаимодействие ТС на дорогах является чрезвычайно
сложным явлением, и упрощенные оценки
конфликтной ситуаций дают очень приблизительное
представление об опасности пересечения.
• Временной интервал между
следующими друг за другом
транспортными средствами есть
величина, обратная интенсивности
движения:
Т=
1
N ( x; t1 ; t 2 )
• Дистанция между следующими друг за другом
транспортными средствами есть величина,
обратная плотности движения
q = 1 / q(x1;x2;t)
• Время Т, затрагиваемое на прохождения
автомобилем расстояния d, определяется
соотношением
T=d/v .
• Подставив в него выражение для временного
интервала и дистанций, получим выражение,
связывающее интенсивность, плотность и
скорость:
N(x1; t1; t2) =d (x1; x2; t) ∙ v(x1; x2; t)
• В случае однородности потока это
соотношение может быть записано как:
N = d ∙ v.
• Пешеходное движение характеризуется скоростью,
интенсивностью и плотностью. Физический смысл
этих показателей аналогичен соответствующим
показателям транспортных потоков.
• По мере возрастания плотности пешеходы
стремятся сохранить определенную дистанцию в
продольном и поперечном направлениях для
возможности осуществления пространственного
маневра (рисунок 6).
• Требуется минимум 2,5 м на каждого пешехода,
чтобы была возможность для осуществления
необходимого маневра. С увеличением плотности
скорость потока падает (рисунок 5).
Рисунок 5 – Зависимость
скорости vп пешеходов от
плотности Кп .
• Скорость движения
пешеходов в зависимости
от возраста,
психофизического
состояния человека, цели
передвижения, плотности
потока колеблется в
среднем от 0.5 до 1.6 м/с
(рисунок 5).
• Интенсивность
пешеходного потока
определяется числом
пешеходов, проходящих
через определенное
сечение пути в единицу
времени.
• Плотность
пешеходного потока
определяется числом
пешеходов,
приходящихся на
квадратный метр
площади.
• Плотность является
величиной,
характеризующей
уровень обслуживания
пешеходного пути, и
как мера этого уровня
выражается площадью
S, приходящейся на
одного человека
(рисунок 6).
Рисунок 6 - Виды пешеходных потоков:
х, у - дистанции соответственно в
продольном и поперечном
направлениях;
1 – насыщенный S≤0,5 м2/чел;
2 - стесненный S=0,5–1,5 м2/чел;
3 - стесненный - частично стесненный
S = 1,5 - 2,5 м2/чел;
4 - свободный S > 2,5 м2/чел.
•
Интенсивность, плотность и скорость
пешеходного потока взаимозависимы.
(рисунок 7).
•
Средняя скорость потока может быть
определена как отношение удельной
интенсивности к плотности потока.
•
На основной диаграмме пешеходного
потока видно, что при небольшой его
плотности скорости движения пешеходов
могут иметь значительные колебания.
•
В случае плотного потока скорости
выравниваются, движение носит
взаимосвязанный характер,
интенсивность движения падает.
•
Интенсивность пешеходных потоков неравномерная в пространстве и во
времени величина, что может быть
оценено коэффициентом
неравномерности, представляющим
отношение фактической интенсивности
qф за рассматриваемый период к средней
qc за более длительный промежуток
времени.
Рисунок 7 - Основная диаграмма
пешеходного потока (интенсивность qп
- плотность Кп):
1 - упорядоченный односторонний;
2 - упорядоченныий двусторонний;
3 – неупорядоченный поток;
4 - радикальньий вектор, тангенс угла
которого
характеризует скорость потока