Проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния
 

Каталог ресурсов УралWeb Рейтинг@Mail.ru
 

Материалы X международной (тринадцатой екатеринбургской) научно-практической конференции 14 - 15 июня 2004 года

Необходимость уточнения коэффициентов приведения
к легковому автомобилю на регулируемом перекрестке

А.Г. Левашев

В процедурах расчета величины интенсивности движения на регулируемых пересечениях используются коэффициенты приведения различных видов транспортных средств к легковому автомобилю. В нашей стране эти коэффициенты принимаются в соответствии со СНиП 2.05.02—85 “Автомобильные дороги”, который не рассматривает дифференцированно различные усло-вия движения (перегоны дорог и улиц, различные типы пересече-ний и т.д.) и предполагает постоянные коэффициенты для разных элементов дорожных сетей и УДС городов. В основе этих коэф-фициентов приведения — соотношение динамических габаритов транспортных средств при движении на перегонах. Исключением являются кольцевые пересечения, для расчетов которых приме-няются коэффициенты приведения, основанные на соотношении минимальных интервалов между автомобилями различных типов при движении непосредственно на пересечениях этого типа.
Вместе с тем специалистами признается необходимость использования в расчетах режимов регулирования, задержек и т.д. специальных коэффициентов приведения к легковым автомобилям [2-6].
Sosin J. [5] определял интенсивность движения в приве-денных легковых автомобилях по соотношению суммарной за-держки транспортного потока D к средней расчетной задержке потока, состоящего только из легковых автомобилей, dS Осно-вой алгоритма при моделировании была формула определения общей величины задержки за цикл:

(1)

где k – число остановившихся автомобилей;
c – длительность цикла регулирования;
? – доля эффективного зеленого времени в цикле;
pi – момент времени прибытия транспортного средства (ТС) к стоп линии;
t – постоянная величина, характеризующая временной интервал, с которым ТС пересекают стоп-линию (t =1,9 с).

Коэффициенты приведения определяют с использовани-ем метода наименьших квадратов. Анализируемый транспортный поток подставляется в рассматриваемую модель как поток, со-стоящий только из легковых автомобилей. Зная величину общей задержки, определенной из натурных обследований, и величину задержки, полученной при моделировании, количество транс-портных средств в потоке может быть выражено в виде функции f(k):

f(k)=k1X1+k2X2+...+knXn (2)

где ki – количество ТС типа i; Xi – коэффициент приведения к легковому автомобилю для ТС вида i (табл. 1).
Значение функции f(k) определялось на основании равенства:

f(k)=D/ds (3)

Еще одна модель была представлена Ю.А. Врубелем [1], который назвал коэффициенты приведения различных видов ТС к легковому автомобилю «коэффициентами по потоку насыще-ния». В данной модели рассматривалось отношение величины установившихся интервалов убытия конкретного вида транс-портных средств THi к величине установившегося интервала убытия очереди транспортных средств, состоящей только из лег-ковых автомобилей THЛ (THЛ считался равным 2с):

Khi=Thi/ТНЛ (4)

где KHi - коэффициент приведения к легковому автомобилю вида i (табл. 1); THi - установившийся интервал убытия транспортных средств вида i; ТHЛ - установившийся интервал убытия очереди ТС, состоящей только из легковых автомобилей.
Для сопоставления коэффициенты приведения, полученные разными авторами, сведены в табл.1. Следует подчеркнуть отличие результатов всех исследований от приводимых в СНиП значений. Это еще раз подтверждает необходимость применения специальных коэффициентов. От-метить также близость значений коэффициентов, полученных Врубелем Ю.А и польским автором, хотя ими использовались разные исходные теоретические предпосылки и методики прове-дения исследований.

А.Тарко в работе [6] предложил модель, основные положе-ния которой, приведены ниже.
Интенсивность потока насыщения падает с ростом доли ав-тобусов и грузовых автомобилей в транспортном потоке. Влия-ние грузовых автомобилей на величину потока насыщения можно охарактеризовать двумя факторами: 1)грузовые автомобили за-трачивают больше времени для пересечения перекрестка, чем легковые автомобили; 2)грузовые автомобили воздействуют на другие транспортные средства увеличивая тем самым временные интервалы последних.
Влияние грузовых автомобилей учитывается при определе-нии потока насыщения, при использовании коэффициентов при-ведения к легковому автомобилю Е. Коэффициент приведения Е – это количество легковых автомобилей, которыми можно заме-нить один грузовой автомобиль в очереди без изменения ожи-даемого времени, требуемого для разъезда первоначальной оче-реди (до «конвертирования» грузового автомобиля в легковой). Коэффициент приведения, который учитывает лишь первый из перечисленных выше факторов можно, определить из следующе-го отношения:

Hhv/Hpc (5)

где hhv, hpc - средние значения временного интервала соответст-венно грузового и легкового автомобиля;
Отношение временных интервалов грузовых и легковых ав-томобилей, представленные в табл.2, учитывают полное воздей-ствие грузовых автомобилей на транспортный поток, если пред-положить, что второй эффект просто отсутствует. Для того чтобы протестировать гипотезу, что грузовые автомобили не влияют на величину временных интервалов транспортных средств других типов, удобно показать, что на временные интервалы легковых автомобилей не влияет величина доли грузовых транспортных средств в транспортном потоке u.

Табл.1. Коэффициенты приведения к легковому автомобилю по данным разных авторов

Тип
транспортного
средства
Коэффициенты приведения к легковому автомобилю
Вебстер
Branston D.
Sosin J.
Врубель Ю.А
CНиП 2.05.02 - 85
Мотоциклы
0.33
0.15
0.6
0.7
0.5
Грузовые автомобили:
средние
1.75
1.35
1.6
1.4
2
тяжелые
1.75
1.68
2.5
Автопоезда
2.8
2.3
3.5—4
Автобусы
2.25
1.65
1.7
2.0
3
Троллейбусы
2.0
Сочлененные автобусы (троллейбусы)
2.8
2.6

Табл. 2.Отношение временных интервалов hhv / hрс

Тип транспортного средства
Коэффициент приведения
Среднее отклонение
Легковые автомобили


1
0
Грузовой автомобиль
1,6
0,1
Автопоезд
2,3
0,2
Все автомобили (кроме легковых)
1,7
0,2

А.Тарко получил регрессионную зависимость средних зна-чений временных интервалов легковых автомобилей от величины доли грузовых автомобилей в транспортном потоке. Регрессион-ный анализ показал достаточно тесную связь этих двух парамет-ров, т.е. грузовые автомобили влияют на величину временного интервала легковых автомобилей. Таким образом, данные, пред-ставленные в табл.2, не соответствуют действительности и не описывают в полной мере влияние грузовых автомобилей на пропускную способность перекрестка.
Исходная формула, определявшая понятие коэффициента приведения, была использована для установления более точных значений коэффициентов приведения:

(6)

где n , m - соответственно количество легковых и грузовых авто-мобилей в обследуемом потоке; E - коэффициент приведения к легковому автомобилю для грузовых транспортных средств.
Левая часть уравнения выражает время, требуемое для разъезда на перекрестке очереди транспортных средств, которая состоит из n легковых и m грузовых автомобилей. Доля грузовых автомобилей в потоке равна u=n/(n+m). Правая часть уравнения выражает время, требуемое для разъезда на перекрестке эквива-лентной очереди транспортных средств, состоящей только из легковых автомобилей (u=0).
Функция hpc(u) описывает зависимость между временными интервалами легковых автомобилей и долей грузовых автомоби-лей в очереди. Разделив обе части уравнения на (n+m) и сделав некоторые преобразования, получаем:

(7)

где u - доля грузовых автомобилей в очереди.
Таким образом, если, например, u =0,13, hhv/ hpc=1,7 (табл. 2), и hpc=2,14+1,44• u, то получаем:
hpc(0,13)=2,33 (с),
hhv(0,13)=1,7 • hpc (0,13)=3,96 (с), и
hpc(u=0)=2,14 (с).
При этом новое значение коэффициента приведения к лег-ковому автомобилю будет равно E=2,4.
По мнению А. Тарко, новая величина коэффициента приве-дения для грузовых автомобилей E учитывает оба из перечислен-ных факторов влияния грузовых автомобилей на пропускную способность перекрестка. Это значение значительно выше, чем 1,7 (без учета зависимости hpc(u)).
Примечательным фактом является то, что не всегда в со-временных зарубежных руководствах по проектированию регу-лируемых пересечений используется широкая классификация типов ТС. Так, например, в современном американском руково-дстве по пропускной способности дорог (Highway Capacity Man-ual) принято подразделять все типы ТС на легковые и грузовые [3]. При этом грузовыми считаются те, которые имеют больше, чем 4 колеса.
По мнению автора, такая классификация типов ТС считает-ся не корректной, поскольку даже длина ТС имеет значительное влияние на величину временного интервала (при разъезде из оче-реди на подходе к перекрестку), а значит и на величину коэффи-циента приведения к легковому автомобилю.
Для примера можно привести работу К.Кокельман и Р. Ша-бих [4], основной целью которой было определение коэффициен-тов приведения для автомобилей, незначительно отличающихся от легковых автомобилей и имеющих также четыре колеса (типа “Джип”). По результатам обработки статистических данных ис-следователи сделали вывод: величина временного интервала, а также коэффициента приведения к легковому автомобилю для автомобилей типа “Джип” значительно отличается от соответст-вующих значений для легкового автомобиля.
Автором данной работы в качестве расчетной выбрана рег-рессионная модель:

(8)

где Т – время, необходимое для разъезда очереди ТС на перекре-стке, после включения зеленого сигнала; ? – величина задержки, связанная с разгоном автомобилей до скорости, которая преобла-дает при насыщении; ?j – параметры регрессионной модели, вы-ражающие величины временных интервалов ТС типа j; Xj – коли-чество ТС типа j в очереди; ? – ошибка, отражающая дополни-тельное время, вызванное дополнительными факторами, которые не участвуют в модели.


Литература

1. Врубель Ю.А. О потоке насыщения. О потоке насыщения. Белорус. политех. ин-т. Минск,1988. — 7 с. — Рук. деп. в ЦБНТИ Минавтотранса РСФСР, № 663 — ат 89.
2. Branston D., Van Zulien H.J. The estimation of saturation flow, effective green time and passenger car equivalents at traffic signals by multiple liner regression. Transp. Res., 1987, v 12, pp.47-53.
3. Highway Capacity Manual. // TRB, Washington, DC, 2000. – 1134 p.
4. Kockelman K.M. and Raheel A.S. Effect of vehicle type on the capacity of signalized intersections. – The University of Texas at Austin, 1999. - 23 p.
5. Sosin J.A., Delays at intersections controlled by fixedcycle traffic sig-nals. // Traffic Eng. and Contr., 1980, v21, N5,p. 264 – 265.
6. Tarko A.P. Uncertainty in saturation flow prediction. Proceedings of the Second International Symposium on Highway Capacity, Sydney, Australia, 9-13 August, 1994, v 1, pp. 310-321.
7. Webster F.V., Cobbe B.M. Traffic Signals — Road Research Technical Paper N56, HMSQ, London, 1966 - 111 p.