Расчет потерь от издержек, вызванных простоем транспортного потока перед остановочным пунктом трамвая

А.А. Кустенко

Описана методика расчета определения потерь транспортного потока в районе остановочного пункта трамвая расположенного на проезжей части.

Остановочные пункты (ОП) трамвая размещаются: 1) на обособленном полотне, как правило, перед перекрестками (трамвай безопаснее обходить спереди) - при этом возможно совмещение ОП трамвая и встречного автобуса (троллейбуса) - для трамвая перед перекрестном, а для автобуса (троллейбуса) – за перекрестком; 2) при размещении трамвайных путей посредине проезжей части; ОП может быть оборудован посадочной площадкой, поднятой над проезжей частью; 3) размещение трамвайных путей посредине проезжей части без посадочной площадки.

Преимуществом ОП во втором случае является относительная защищенность пешеходов, ожидающих посадки или сошедших с трамвая, а также возможность переходить проезжую часть в тот момент, когда на ней нет машин. Недостатком их является сужение проезжей части, что снижает пропускную способность участка дороги и увеличивает вероятность наступления конфликтной ситуации между выходящими пассажирами и транспортным потоком, так как некоторые посадочные площадки не оборудованы ограждениями, а автомобили не соблюдают правила ДД и не останавливаются перед ОП. Это приводит к тому, что пассажирам трамвая приходится идти к тротуару между стоящими на перекрестке транспортными средствами Происходит задержка транспортного потока при посадке-высадке пассажиров, что негативно сказывается на всем дорожном движении.

В первых двух вариантах размещения ОП трамвай оказывает незначительное влияние на основной транспортный поток. При посадке пассажиров с проезжей части основной транспортный поток вынужден останавливаться для пропуска входящих(выходящих) пассажиров.

Остановочные пункты трамвая могут размещаться перед или за перекрестком. Отсюда можно представить схему совмещенной работы трамвая и транспортного потока (рис.1). При размещении ОП за перекрестком 1-я стоп-линия – перед перекрестком, а 2-я стоп-линия – перед остановочным пунктом трамвая. В случае размещения ОП перед перекрестком 1-я стоп линия – перед остановочным пунктом трамвая, а 2-я стоп линия – перед перекрестком. На рис.1. и 2. изображена диаграмма движения транспортных средств между этими стоп-линиями.

Особенностью работы светофорного объекта является цикличность повторения разрешающего и запрещающего сигнала светофора. Для трамвайного движения характерна случайность прибытия трамвая к ОП, что является причиной дополнительных издержек вызванных задержкой основного транспортного потока. Трамвай может прибыть как в начале горения зеленого сигнала и задержать основную массу транспортного потока двигающегося в прямом направлении (рис.1), так и в конце горения зеленого сигнала при этом задержать низкоскоростной поворотный поток (рис.2).

В расчетах время прибытия трамвая к первой стоп-линии относительно включения разрешающего сигнала светофора принимается равным:

, с;

При этом в зависимости от значения возможны два варианта развития событий: , трамвай пребывает на запрещающий сигнал светофора; , трамвай пребывает на разрешающий сигнал светофора .

Рис.1. t-s диаграмма движения транспортных средств

Рис.2. t-s диаграмма движения транспортных средств

Рис.2. также характерен для координированного движения трамваев.

Расчет задержек вызванных трамваем на остановочном пункте

1.При расположении остановочного пункта за перекрестком (рис.3).

В этом случае образуются две стоп линии: первая – обязательная, обеспечивающая пропуск автомобилей через перекресток; вторая – необязательная, вызванная остановкой трамвая на остановочном пункте для посадки-высадки пассажиров.

На регулируемом перекрестке пропуск автомобилей через первую стоп-линию регулируется светофором. Пропуск автомобилей через вторую стоп-линию регулируется движением трамвая.

1.1 Удельная задержка на первой стоп-линии (секунды) рассчитывается по упрощенной формуле Вебстера:

где – интенсивность прибытия, а/с; – коэффициент загрузки полосы движения: – поток насыщения, а/с; – доля зеленого сигнала в цикле:

В литературных источниках поток насыщения определяется по разному, в большинстве работ – это наибольшая установившаяся интенсивность движения через стоп-линию при наличии достаточно длинной очереди автомобилей. Чтобы учесть все потери, предложена скорректированная формулировка потока насыщения, учитывающая продолжительность горения зеленого сигнала: поток насыщения – это наибольшая средняя за время горения зеленого сигнала интенсивность убытия автомобилей от стоп- линии при рассасывании достаточно длинной очереди:

, а/с;

где – коэффициент условий по потоку насыщения, =1-1,2; – динамический коэффициент приведения транспортных средств данной группы [1], а - интенсивность движения транспортных средств данной группы.

1.2 Задержки на второй (условной) стоп-линии:

Суммарные задержки всех автомобилей перед трамвайной остановкой определяется по формуле:

,с

где – задержка при накоплении очереди за время существования стоп линии, с; – задержки при рассасывании очереди после закрытия дверей трамвая и начала движения транспортного потока, с.

, с

, с

Рис. 3. Условная схема расположения ОП за перекрестком

Формула действительна при условии, что ; при этом для расчета время разрешенного движения рассчитывается по формуле: , где – время горения разрешенного сигнала светофора, с; – время существования стоп-линии вызванных остановкой трамвая, с.

1.2.1 Для времени прибытия трамвая к первой стоп-линии относительно включения разрешающего сигнала светофора (рис.1). Количество задержанных транспортных средств на второй стоп линии определяется по формуле:

, ед.

где, – интенсивность прибытия транспортных средств ко второй стоп линии, а/с; , – время существования второй стоп линии, с.

Так как транспортный поток движется неравномерно, интенсивность характеризует движение транспортных средств с потоком насыщения, а характеризуется интенсивностью прибытия транспортных средств к первой стоп-линии. Интенсивность принимается с учетом поправочного коэффициента вызванного перестроениями транспортных средств между полосами.

= , а/с ; = , а/с;

где – интенсивность прибытия транспортных средств к первой стоп линии, а/с; – коэффициент, учитывающий изменения интенсивности после прохождения перекрестка ; – интенсивность прибытия ко второй стоп линии, а/с; – интенсивность убытия от первой стоп линии, а/с.

В свою очередь , описывают время движения транспортных средств с потоком насыщения и свободного движения соответственно. Для обеспечения правильного распределения времени между и должны соблюдаться следующие условия:

1. Если , то и .

где – время свободного движения транспортных средств после включения разрешающего сигнала светофора на первой стоп линии, с; – время прибытия трамвая к первой стоп линии относительно включения разрешающего сигнала светофора, с; – разность времени на движение между первой и второй стоп- линиями, вызванная различной динамикой трамвайного вагона и транспортного потока, с; – расстояние между первой и второй стоп-линиями, м; , – средняя скорость движения соответственно автомобиля и трамвая между стоп-линиями, м/с; – коэффициент приращения очереди на второй стоп-линии; – время существования второй стоп линии, с.

2.1. Если , то и ;

где – время рассасывания очереди транспортных средств на первой стоп линии, с; – коэффициент приращения очереди на первой стоп линии ;

2.2.Если , то , и =

где – время движения трамвая между стоп линиями, с :

3. Если , то и ;

Выбрав один из предложенных выше вариантов развития событий, определим значение задержанных автомобилей на второй стоп-линии . Время простоя трамвая на остановочном пункте определяется экспериментально.

В процессе существования второй стоп линии количество автомобилей в очереди увеличивается и определяется по формуле:

, ед;

1.2.2. Для времени прибытия трамвая к первой стоп-линии относительно включения разрешающего сигнала светофора (рис.2.).

В этом случае интенсивность на второй стоп-линии будет складываться из интенсивности право- и левоповоротного транспорта:

1) Время существования второй стоп-линии для правоповоротного транспорта:

, с;

где – время простоя трамвая на остановочном пункте, с;

– переходной интервал (интервал времени между выключением разрешающего сигнала одного направления и включением его на втором), с.

2) Время существования второй стоп-линии для левоповоротного транспорта:

Для левоповоротного транспорта между первой и второй стоп-линиями появляется промежуточная вызванная транзитным встречным транспортом:

, с;

где – время существования промежуточной стоп-линии (время рассасывания транзитного встречного потока):

, с;

где – интенсивность встречного транзитного потока, а/с;

1. Если , то и

где – время рассасывания очереди транспортных средств на первой стоп линии, с;

2. Если , то и ;

Выбрав один из предложенных выше вариантов развития событий определим значение задержанных автомобилей на второй стоп линии .

2. При расположении остановочного пункта перед перекрестком (рис.4.):

Первая стоп-линия – необязательная, вызванная остановкой трамвая на остановочном пункте для посадки-высадки пассажиров.

Вторая стоп-линия – обязательная, обеспечивающая пропуск автомобилей через перекресток.

Рис.4. Условная схема расположения остановочного пункта перед
перекрестком

Суммарные задержки всех автомобилей на перекрестке с двумя стоп-линиями в цикл:

, с;

2.1. При времени прибытия трамвая к первой стоп-линии относительно включения разрешающего сигнала светофора (рис.2.):

В этом случае трамвай пребывает на запрещающий сигнал светофора и существенным образом не влияет на задержку транспорта. Если соблюдается следующее условие:

;

В противном случае происходит задержка транспорта при этом время разрешающего сигнала светофора равно:

,с ;

2.2. При времени прибытия трамвая к первой стоп-линии относительно включения разрешающего сигнала светофора (рис.1.).

,с ;

Удельную задержку транспортного средства при расположении трамвайной остановки перед перекрестком определяем по формуле Вебстера рассмотренная выше ().

Если движение перегружено (), удельные задержки транспорта рекомендуется рассчитывать по формуле Брилона и Ву:

, с/а;

где – средняя длина очереди на стоп–линии в течение пикового периода , авт.:

;

при и ,

;

при ,

при .

где – продолжительность пикового периода, с:

, с;

где – среднесуточное количество трамваев в час , тр; – количество светофорных циклов в час, цикл; – время в течении которого , с.– приведенная продолжительность пикового периода:

, с;

где –коэффициент формы распределения ИД на входе (табл. 1); – коэффициент загрузки полосы движением; –приведенный коэффициент загрузки полосы движением:

;

где – коэффициент, зависящий от формы распределения интенсивности движения (табл. 1); – верхний предел значения , выше которого будут ожидаться перенасыщенные циклы:

;

и –параметры, характеризующие распределение ИД на входе (табл.1);

Z – размах распределения интенсивности движения на входе в течение пикового периода:

;

Табл.1. К расчету задержек по формуле Брилона и Ву

Форма распределения	x1*	x2*	Kx	KT
Парабола				0,582
Косинусоида				0,5
Треугольник				0,5

В течение времени транспортный поток может двигаться как с перегрузкой, так и свободно пересекать стоп-линии не задерживаясь на них. В этом случае суммарная удельная задержка будет определяться по формуле:

, с/а;

Расчет годовых экономических потерь производится по формуле[1]:

, у.е./год;

где: – экономический коэффициент приведения; – годовой фонд времени, =4200ч/год; – цена издержки, =3 у.е./ч.[1]; – коэффициент приведения размерностей, =1/3600.

Литература

1. Врубель Ю.А. Потери в дорожном движении.-Мн.: БНТУ, 2003. – 377с.

2. СНиП 2.05.09-90 «Трамвайные и троллейбусные линии»

3. О новых нормах проектирования трамвайных и троллейбусных линий. Бюл. строит. техники, 1976, № 7, с. 24

4. СНиП II 41-76 Электрофицированный городской транспорт. // Трамвайные и троллейбусные пути. - М., 1977

5. Томилин А.И. Организация движения трамвая и троллейбуса. - М.: Стройиздат,1969. - 240с.