ПРОПУСКНА ЗДАТНІСТЬ СМУГИ РУХУ ПРИ СВІТЛОФОРНОМУ РЕГУЛЮВАННІ

Режим руху потоку автомобілів при наявності на його шляху світлофора залежить від тривалості заборонних та дозволяючих сигналів для руху. Відомо, що пропускна здатність смуги руху залежить від щільності і швидкості руху. У даному випадку світлофор розділяє потік на окремі частини («пачки»), які у результаті введення заборонного сигналу ущільнюється до максимальної щільності. Час, який затрачається на ущільнення потоку, використовується для пропуску автомобілів по дорозі, яка перетинає або пішоходів.

Ефективність використання сигналів світлофорного циклу залежить головним чином від двох показників: частки дозволяючого сигналу від тривалості циклу та інтенсивності руху. Досить мала тривалість циклу приводить до пониження пропускної здатності смуги руху, оскільки тривалість розривів між пачками автомобілів недостатня для їх ущільнення, а надмірна тривалість циклу, хоча і дозволяє підвищити ефективність використання сигналів світлофора, проте приводить до значних транспортних втрат. Для вибору оптимальної тривалості світлофорного циклу, визначення пропускної здатності смуги руху, довжини черги автомобілів, що утворюється біля світлофора, та величини транспортних втрат необхідно знати закономірності формування потоків автомобілів, характериних для міської вулично-дорожньої мережі.

Максимальна кількість автомобілів, яка може пройти смугою руху за один цикл при заданій тривалості зеленого сигналу, залежить від того, наскільки повно буде використовуватися час цього сигналу, тобто, чи достатня довжина черги автомобілів, щоб напротязі всього зеленого сигналу була максимальна щільність руху, а також від швидкості автомобілів та інтервалів між ними.

Пропускна здатність однієї смуги руху визначається, виходячи із середнього значення інтервалу між автомобілями при роз’їзді черги:

(14.1)

або

(14.2)

де - тривалість зеленого сигналу, (с);

- інтервал в часі між ввімкненням зеленого сигналу і моментом початку руху першого автомобіля, (с);

- середній інтервал між автомобілями, що виходять на перехрестя по даній смузі руху через «стоп-лінію», (с);

- кількість автомобілів, що проходять за час одного циклу.

Годинна пропускна здатність смуги визначається за наступною залежністю:

(14.3)

де - пропускна здатність, авто/год на смугу;

- тривалість світлофорного циклу, (с).

Дана методика розрахунку пропускної здатності смуги руху при світлофорному регулюванні побудована на припущенні рівномірного розподілу автомобілів (за довжиною) у черзі та рівності інтервалів між автомобілями при роз’їзді черги. Це дозволило спростити розрахунок і використати середню характеристику щільності потоку, прийнявши с. Однак, це припущення приводить до помилок при визначенні пропускної здатності.

Інтервали між автомобілями при роз’їзді залежать від порядкового номеру їх в черзі. Для першого автомобіля інтервал включає в себе час, який затрачається на реакцію водія, приведення в рух автомобіля і подолання відстані до «стоп-лінії». Цей рух проходить в режимі розгону. У цьому ж режимі рухається і другий автомобіль. Величина інтервалу в часі на «стоп-лінії» між ними залежить від того, наскільки водій другого автомобіля запізнюється з рушанням з місця відносно першого. Наступні автомобілі також починають рух з деяким запізненням відносно попереднього, але це запізнення ліквідовується за рахунок більш тривалого часу (а іноді і більш інтенсивного) розгону, що дозволяє водіям вибрати мінімально допустимий, виходячи з умов безпеки руху, інтервал. Швидкість наростання максимальної густини потоку біля «стоп-лінії» буде залежати від цього інтервалу і, відповідно, буде досягнуто максимальної пропускної здатності смуги руху.

Як показують спостереження, максимальна щільність потоку досягається після проходу 5-6 автомобілів через «стоп-лінію» (рис. 14.1)

Рис. 14.1. Величина інтервалу між автомобілями перед переїздом через «стоп-лінію»: 1 – вантажний автомобіль за вантажним; 2 – вантажний за легковим; 3 – легковий за вантажним; 4 – легковий за легковим.

Величина інтервалу між автомобілями при роз’їзді з черги залежить також від типу транспортних засобів: чим важчий автомобіль, тим більшої відстані до автомобіля, що йде попереду (автомобіля-«лідера»), дотримується водій. Зазначимо також, що і лідер здійснює вплив на величину . Так, наприклад, для вантажного автомобіля, якщо лідером є легковий, інтервал на 0,5-1 с менший, ніж тоді, коли лідером є вантажний автомобіль. Використовуючи дані спостережень, максимальну пропускну здатність смуги руху можна визначити з умови

(14.4)

Крім тривалості зеленого сигналу на пропускну здатність здійснює вплив і загальна тривалість світлофорного циклу (рис.14.2).

Однак дане твердження має місце лише при умові, що кількість автомобілів у черзі, яка виникає за час ввімкненого заборонного сигналу світлофорного об’єкту, буде не меншою за величину, що необхідна для повного використання зеленого сигналу. Це можливе у випадку, коли інтенсивність руху на підході до світлофору більша за його пропускну здатність (наприклад, регульоване перехрестя знаходиться на глибокому вводі магістралі у місто або при різкому зменшенні тривалості зеленого сигналу світлофора, що знаходиться попереду).

Рис. 14.2. Пропускна здатність смуги руху при світлофорному регулюванні у залежності від тривалості зеленого сигналу світлофора та загальної тривалості циклу:

1 – 100% легкових автомобілів; 2 – 100% вантажних автомобілів.

Таким чином, пропускна здатність смуги руху при світлофорному регулюванні визначається, як максимально можлива кількість автомобілів, що проходить через «стоп-лінію» при максимальній щільності потоку.

Робота смуги руху в режимі пропускної здатності – крайній випадок, який приводить до різкого росту транспортних втрат. У загальних умовах така ситуація може спостерігатися у години-пік.