Проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния
 

Каталог ресурсов УралWeb Рейтинг@Mail.ru
 
Исследование пропускной способности кольцевых перекрестков

А. Клибавичюс

Проведены натурные исследования транспортных и пешеходных потоков в кольцевых перекрестках, исследована их пропускная способность, с учетом фактических транспортных задержек и длины очереди автомобилей у приоритетных пешеходных переходов («зебра») в условиях перенасыщения транспортных потоков. Если имеются большие пешеходные потоки (более 200 пешеходов в час в обоих направлениях), то наблюдаются заторы в кольце (при кольцевом потоке более 2000 авт/ч) и блокируются въездные потоки.  

1. Введение. Рост уровня автомобилизации и ограниченность капитальных вложений на реконструкцию перекрестков в городах Литвы привели к ситуации, когда на нерегулируемых кольцевых перекрестках в часы пик пропускная способность исчерпана. Образуются длинные очереди автомобилей (до 148 автомобилей в час пик) и возникают очень большие транспортные задержки (более 72 сек/авт). Поэтому нужны новые методы расчета пропускной способности кольцевых перекрестков с учетом фактических транспортных задержек и длины очереди автомобилей у приоритетных пешеходных переходов («зебра») в условиях перенасыщения потоков, которые не отражены ни в отечественной, ни в зарубежной литературе. 

2. Объект и цели исследований. Объект исследований – перенасыщенные транспортные потоки в кольцевых перекрестках. Цели исследования:

·  предложить методику расчета пропускной способности въездов  при перенасыщенных потоках;

·  предложить методику расчета пропускной способности въездов с учетом пешеходных потоков;  

·  проанализировать влияние дисциплинированности водителей (соблюдения Правил дорожного движения), въезжающих в кольцо и выезжающих из кольца на пропускную способность отдельных полос.

3. Методы исследований. Для исследования пропускной способности въездов и анализа длины очередей на въездах и в кольце использовались методы цифровой съемки транспортных и пешеходных потоков на отдельных полосах. Метод цифровой съемки дает возможность анализировать распределение въезжающего потока по отдельным выездам (правый поворот, прямо, левый поворот) и позволяет охватить кольцевые перекрестки диаметром 99-300 метров. Считается, что прибытие автомобилей в отдельных полосах движения к кольцевому перекрестку распределено по закону Пуассона. 

4. Пропускная способность въездов. В городах Литвы наиболее распространенные кольцевые перекрестки проектировались и строились в 1970-74 гг. по нормам, которые предусматривали по две полосы на въездах и три полосы движения в кольце (рис.1). Такие перекрестки хорошо функционировали при уровне автомобилизации 160–180авт/1000 жителей. Сейчас при уровне автомобилизации 460–480 авт/1000 жит. следует определить – исчерпана ли пропускная способность перекрестков при соответствующих уровнях обслуживания водителей (Level of Servis) [5] или уже нужны новые методы регулирования транспортных и пешеходных потоков или реконструкция перекрестка.

Серьезные исследования пропускной способности въездов на кольцевых перекрестках с учетом параметров геометрии кольца проводились в Бохумском университете [3], Вильнюсском техническом университете [6], Дрезденском техническом университете [7] и отражены в нормах и программах по расчету пропускной способности кольцевых перекрестков [1,2,4,6].

Диаметр внутреннего кольца исследованных перекрестков от 12 метров до 99 метров (в центральной части города) до 300 метров – в пригородной зоне.

Рис.1. Схема конфликтующих потоков транспорта и пешеходов

 

Пропускная способность отдельного въезда может быть подсчитана по формуле:

    (1)

G  пропускная способность въезда 1, авт/ч;

t min минимальное расстояние между автомобилями по времени (минимальное время) в главном потоке, движущемся по кольцу, сек;

t g  среднее  предельное время между автомобилями в кольце, сек;

t f  среднее  время между автомобилями на въезде, сек;

Q kпоток автомобилей в кольце, авт/ч;

n k  количество полос движения в кольце;

n z   количество полос движения во въезде;

Формула выведена без учета влияния приоритетных пешеходных потоков Р21 и Р22, которые в центральной части города сильно снижают пропускную способность въездов.

Для большинства кольцевых перекрестков во избежание заторов в кольце количество полос определяется по формуле:

 nk = nz + 1     (2)

Временные параметры движения автомобилей зависят от состава транспортных потоков [3], диаметра кольца [6], содержания проезжей части (зимой): минимальное время между автомобилями в кольце зимой  1,2 сек и 1,0 сек – летом; среднее время между автомобилями в кольце  4,1 сек; среднее время между автомобилями во въезде   2,9 сек. 

Поток автомобилей в кольце, который мешает потоку въезда,  зависит от распределения и «переплетения» потоков на перекрестке  (рис.1) и определяется по формуле:

Qk = q12 + q13 + q14 + q32 + q42  + q 43    (3)

Поэтому уже при потоке в кольце (три полосы) ~ 2000 авт/ч, две полосы во въезде пропускают 360-370 авт/ч  (рис.2).

Рис.2. Зависимость величины потока въезда от величины потока
в кольце

Для определения практической пропускной способности на основе натурных исследований потоков предлагается формула, учитывающая понижение пропускной способности въезда под влиянием приоритетных пешеходных потоков (типа «зебра») и с учетом
«дисциплинированности»  водителей:

Gz = G * ff * kd    (4)

Gz  фактическая пропускная способность въезда, авт/ч;

G  теоретическая пропускная способность въезда, авт/ч;

 f f  коэффициент снижения пропускной способности из-за приоритетных пешеходных потоков (0,72 – 0,99), определяется по графику на рис. 3;

k d  коэффициент, повышающий пропускную способность въезда/выезда и  зависящий от «дисциплинированности» водителей (1,0-1,4).

 

Если на перекрестке установлен дорожный знак «пешеходный переход» (зебра), то пешеходный поток практически не регулируется. При приоритетном пешеходном потоке Р21+Р22 (рис.1), превышающем 200 пеш/ч и транспортном потоке на выезде q2 > 400 авт/ч, начинаются конфликтные ситуации: при соблюдении водителями Правил дорожного движения транспортный  поток задерживается в кольце, пропуская пешеходов; длина очереди автомобилей в кольце превышает ¼ длины кольца; транспортный поток во въезде 1 (рис.1) блокируется и приоритетным пешеходным потоком Р1, и очередью автомобилей в кольце. Тогда водители не соблюдают ПДД, «просачиваются» через поток пешеходов, повышается пропускная способность выездов, а тем самым, и въездов (см. правую часть графиков на рис.3). Но тогда на перекрестке резко (в 2,4-2,7 раза) возрастает число ДТП с пешеходами.

При расчете пропускной способности въездов главную роль играет величина пешеходных потоков Р. Если не установлен дорожный знак «пешеходный переход», то по данным натурных обследований по городам Литвы Р = 0,2*Р21+Р22; если  знак установлен, то Р= Р21+Р22. Поэтому, если возникает ситуация, когда более чем на два часа в течении рабочего дня (8 часов) хотя бы в любой четверти кольца возникают потоки Qk>2000 авт/ч, а пешеходные потоки Р>200 пеш/ч, целесообразно на кольцевом перекрестке ввести светофорное регулирование. Это дает возможность управлять пешеходными потоками. Срок окупаемости такого проекта (с учетом транспортных задержек, потери времени пассажиров, потерь от перерасхода топлива, от загрязнения окружающей среды выхлопными газами и транспортным шумом, от ДТП) – 16 месяцев. Если аналогичная ситуация с очередями в кольце возникает в двух четвертях кольца (большой прямой поток), то рекомендуется «пробивка кольца» в направлении главного потока и установка светофорного регулирования. Срок окупаемости такого проекта – 22 месяца. Дополнительным мотивом пробивки кольца может послужить троллейбусные маршруты в направлении главного потока. 

Рис. 3. Коэффициент снижения ff, учитывающий влияние пешеходов на пропускную способность въезда (2 полосы)
в кольцевом перекрестке

Выводы

1.       При расчете пропускной способности отдельного въезда на кольцевых перекрестках большое влияние оказывают пешеходные потоки, которые при перенасыщенных потоках создают длинные очереди в кольце и блокируют въездные потоки.  

2.       Классические формулы, рекомендуемые  для перенасыщенных потоков в крестообразных перекрестках, для кольцевых перекрестков непригодны.

3.       Нарушение водителями ПДД  при выезде из кольца увеличивает пропускную способность выезда на 20-40 %, но тем самым увеличивает число ДТП с пешеходами  в 2,4-2,7 раз.

4.        При больших транспортных задержках в условиях перенасыщенных транспортных потоков рекомендуется перейти на светофорное регулирование, что позволяет регулировать и транспортные, и пешеходные потоки.

Литература

1.  aa SIDRA User Guide-Introduction. Akcelik&Associates Pty Ltd. 2002. 446 p.

2.  ARCADY6.User Guide. TRL. Berkshire,2004. 128 p.

3.  Brilon W., Grossmann M., Blanke H. Verfahren fuer die Berechnung der Leistungsfaeigkeit und Qualitaet des Verkehrsablaufes auf Strassen. Forschung Strassenbau und Strassenverkehrstechnik. Heft 669. 1994. Bundesministerium fuer Verkehr. Bonn- Bad Godesberg. 350 S.

4.  Handbuch fuer die Bemessung von Strassenverkehrsanlagen (HBS).Bergisch-Gladbach. 2001. 368 S.

5.  Highway Capacity Manual 2000. Transportation Research Board. Washington DC. 2000. 640 p.

6.   Клибавичюс А. Проектирование кольцевых перекрестков. Дороги. Вильнюс, Техника,1994. с.24-28. /на лит. языке/

7.  Schnabel W., Lohse D. Grundlagen der Strassenverkehrstechnik und der Verkehrsplanung. Band 1. Verlag fuer Bauwesen. Berlin, 1997- 604 S.