МЕТОДИ ВИВЧЕННЯ ПРОПУСКНОЇ ЗДАТНОСТІ ДОРІГ

Дослідження, проведені в Україні та закордоном, в основному спрямовані на уточнення величини теоретичної пропускної здатності смуги руху та пропускної здатності доріг при різних дорожніх умовах.

Величина теоретичної пропускної здатності смуги руху визначається за допомогою спрощених динамічних моделей по величині безпечної відстані між автомобілями, які рухаються один за одним, отриманої з рівнянь спрощених динамічних моделей. При цьому розрахунок проводиться за формулою:

, (4.1)

де v — середня швидкість руху потоку автомобілів, км/год;

L — відстань між автомобілями, які рухаються один за одним, м.

Рис. 4.1. Графік залежності “інтенсивність-швидкість”, отриманої на основі різних спрощених динамічних моделей:

1 – на основі формули , де L=const=30м; 2 – на основі рівнянь I роду ( =Р=4500авт/год); 3 – на основі рівнянь II роду ( =Р=2700авт/год); 4 – на основі рівнянь Ш роду ( =Р=1875авт/год); 5 – на основі спостережень за інтервалами, зробленими кандидатом технічних наук Н. Ф. Хорошиловим ( =Р=1300авт/год); 6 – на основі спостережень за інтервалами, зробленими в МАДІ ( =Р=1600авт/год).

Цікаво буде розглянути тенденцію зміни величини теоретичної пропускної здатності, визначеної на основі різних моделей. На рис. 4.1 показані залежності інтенсивності від швидкості руху, отримані з використанням різних груп спрощених динамічних рівнянь. Для співставлення зображена залежність, яка відповідає ідеальній моделі, в якій відстань між автомобілями, які рухаються один за одним не змінюється і не залежить від швидкості (на графіку ця відстань є рівною 30м). Ця модель може відповідати випадку автоматизованого управління автомобілем.

З рис. 4.1 видно, що у міру того, як все детальніше враховується в спрощених динамічних моделях роль людини в керуванні автомобілем, стан автомобіля, величина теоретичної пропускної здатності зменшується. Все стрімкіше вниз проходить частина кривої після перегину, який відповідає пропускній здатності. Так, при використанні лінійної залежності відстані між автомобілями від швидкості руху (крива 2, яка відповідає рівнянням I роду спрощеної динамічної моделі), величина теоретичної пропускної здатності, до якої асимптотично наближається крива “інтенсивність-швидкість”, складає 4500авт/год. Швидкість, якій відповідає така пропускна здатність, не має практичного змісту.

Поява ІІ групи рівнянь спрощеної динамічної моделі, у яких вже враховувався не лише час реакції водія, але й гальмівні властивості заднього автомобіля, привело до зниження величини теоретичної пропускної здатності до 2700 авто/год. Ця пропускна здатність відповідає швидкості 55 км/год.

Розробка ІІІ групи рівнянь спрощених динамічних моделей, у яких максимально враховані та уточнені реальні умови руху: величина коефіцієнта зчеплення, стан гальмівної системи не лише заднього, але й переднього автомобілів, час реакції водія. Це привело до зниження теоретичної пропускної здатності до 1875 авто/год (крива 4 рис. 4.1). Величина швидкості, яка відповідає пропускній здатності, складає 45 км/год.

На цьому ж графіку приведені залежності інтенсивності від швидкості, одержані за даними спостережень інтервалів між автомобілями у різні роки (крива 5 і 6).

Всі описані залежності «інтенсивність швидкість» були одержані за рівнянням 4.1 і теоретичних залежностях «відстань-швидкість». Спостереження за інтервалами в часі показують, що модальне значення інтервалів у щільних потоках автомобілів складає у середньому 1,5 с. При такій величині інтервалу середня пропускна здатність може складати 2400 авто/год (див. рис 4.1). Це максимальна інтенсивність руху, яка може існувати з умови величини інтервалів, що приймаються водіями. Однак, час існування такої інтенсивності незначний, тому він не досягається на практиці.

Із аналізу графіків на рисунку 4.1 видно, що величина теоретичної (або розрахункової) пропускної здатності суттєво змінюється з урахуванням реальних умов руху.

Це показує, що пропускна здатність може підвищуватись за рахунок наступних заходів:

покращення гальмівних якостей автомобілів;

підвищення динамічних якостей автомобілів;

зменшення поздовжнього розміру автомобіля;

підвищення коефіцієнта зчеплення шини з покриттям;

покращення рівності покриття;

заміна людини, як оператора автоматизованими засобами управління та слідкування за інтервалами між автомобілями.

Впровадження кожного із заходів дозволяє наблизитися до величин пропускної здатності, одержаної згідно рівнянь з лінійною залежністю відстані між автомобілями від швидкості (крива 2 рис. 4.1).

Величина теоретичної пропускної здатності не може використовуватися у практичних розрахунках, тому запропоновано методи знаходження практичної пропускної здатності, одним з яких є метод Хорошилова.

Рис. 4.2. Залежність відстані між автомобілями від швидкості руху:

1 – за даними Хорошилова; 2 – за даними МАДІ; 3 – за даними США.

При використанні цього методу спочатку будують за даними спостережень графік залежності відстані між автомобілями від швидкості руху (див. рис. 4.2). Пізніше на основі рівняння ___(з наступних тем)_____ будують залежність «інтенсивність-швидкість» (див. рис. 4.1, крива 5 або 6). Після цього для врахування впливу інтенсивності на швидкість руху переносять графік «інтенсивність-швидкість» на графік «швидкість-інтенсивність» (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Залежність «швидкість-інтенсивність» та «інтенсивність-швидкість» (крива N).

Проекція точок пересічення прямих, які характеризують залежність швидкостей від інтенсивності руху, з кривою «інтенсивність-швидкість» на горизонтальну вісь показує величину пропускної здатності однієї смуги проїзної частини, на вертикальну вісь – середню швидкість руху.

При використанні цього методу необхідно враховувати, що кожній залежності «швидкість-інтенсивність» буде відповідати своя залежність «інтенсивність-швидкість», яка змінюється при різних дорожніх умовах та складу транспортного потоку.