Метеообеспечение на автомобильных дорогах

Прогнозирование скорости движения в зависимости от транспортно-эксплуатационных качеств дороги

Оценка скорости движения одиночного легкового автомобиля и средней скорости смешанного транспортного потока необходима как на стадии проектирования, так и особенно на стадии эксплуатации дороги. Для проектировщиков очевидно, что участки дорог, подверженные воздействию неблагоприятных погодных условий, должны проектироваться с учетом возникновения туманов, гололеда и других факторов, влияние которых часто оказывается более существенным на режимы движения, чем геометрические элементы дороги. Для оперативного управления движением на стадии эксплуатации дороги очень важно уметь прогнозировать скорости движения потоков автомобилей в зависимости от метеорологических условий, в чем, несомненно, путь к повышению безопасности движения и снижению ДТП.

Средняя скорость смешанного транспортного потока V_I10T является обобщенной характеристикой надежности автомобильной дороги как линейного сооружения. Профессором И. А. Золотарем [4] разработаны требования к критическим (минимально допускаемым) значениям У_{доп пот} для дорог различных категорий (табл. 8.1).

Таблица 8.1

Значения критических (минимально допускаемых) скоростей потока У_{доп пот}

При Сф_ак пот > У_{доп пот} транспортно-эксплуатационные показатели дороги и уровень ее загрузки находятся в допускаемых пределах, при Уф_ак пот < С_{доп пот} дорога работает в «состоянии отказа», что может иметь место при насыщенном потоке (коэффициент загрузки более 0,75, при этом автомобили едут в колонне со скоростью самого тихоходного автомобиля), при неблагоприятных погодных условиях, например зимой при снегопаде или гололеде, или при неудовлетворительном состоянии дороги: неровном, скользком покрытии, когда необходим ремонт дороги.

Профессором А. П. Васильевым [71 введено понятие итогового коэффициента обеспеченности расчетной скорости К_об.

где V₃ — эталонная скорость движения одиночного легкового автомобиля на эталонном участке дороги (прямом в плане и горизонтальном в продольном профиле, при ширине проезжей части 7—7,5 м и ширине обочин не менее 3 м) в эталонных погодных условиях (видимость обеспечена, покрытие сухое).

Величину^{принимают} равной 120 км/ч для дорог всех категорий. Таким образом, фактическую скорость движения можно прогнозировать на каждом участке дороги по известному значению итогового коэффициента обеспеченности, который принимается равным минимальному значению из всех частных коэффициентов обеспеченности, определяемых при различных погодных условиях в зависимости от следующих геометрических элементов дороги и транспортно-эксплуатационных характеристик покрытия, а также условий геометрической и метеорологической видимости:

• — K_t — радиуса кривой в плане;
• — К₂ — величины продольных уклонов;
• — К₃ — геометрической видимости в плане и продольном профиле;
• — К₄ — сцепных качеств покрытия (коэффициента сцепления);
• — К₅ — ровности покрытия;
• — К₆ — фактически используемой ширины проезжей части;
• — К₇ — ширины обочины;
• — К₈ — метеорологической видимости.

Частные значения коэффициентов K_t, К₂, К₃ определяются в зависимости от состояния покрытия (табл. 8.2—8.4) [7]:

• — 1 — сухое чистое;
• — 2 — мокрое чистое;
• — 3 — мокрое грязное;
• — 4 — уплотненный снег;
• — 5 — рыхлый снег толщиной 20—40 мм;
• — 6 — гололед.

Значение коэффициента К) в зависимости от радиуса круговой кривой.

Таблица 8.3

Значение коэффициента К₂ в зависимости от величины продольного уклона.

Значение коэффициента К₃ в зависимости от расстояния видимости поверхности дороги.

Значения частного коэффициента обеспеченности К₄ зависят от величины коэффициента сцепления (табл. 8.5), К₅ — от ровности — показаний прибора толчкомера ПКРС-2 (рис. 8.1).

Таблица 8.5

Значение коэффициента К₄ в зависимости от коэффициента сцепления ф.

Рис. 8.1. Значения частного коэффициента обеспеченности расчетной скорости К₅, учитывающего влияние ровности покрытия в зависимости от:

а — показаний прибора толчкомера ТХК-2; б — показаний прибора ПКРС-2.

Частный коэффициент обеспеченности, зависящий от фактически используемой ширины проезжей части (психологического коридора), определяется по формулам:

— при двухполосной проезжей части (наличии встречного движения).

— на автомагистралях при наличии разделительной полосы шириной не более 5 м.

где #_прф = В + 2а — 2В₃, В — ширина проезжей части, м; а — ширина краевой укрепленной полосы, м; В₃ — ширина полосы загрязнения, м.

Ширину полос загрязнения определяют путем непосредственных измерений на каждом участке дороги или принимают в следующих пределах:

• — зимой: при укрепленных обочинах В₃ = 0,3—0,5 м, неукрепленных В₃ = 0,4—1,0 м;
• — в осенний и весенний периоды: при укрепленных обочинах В₃ = 0,1—0,4 м, неукрепленных В₃ = 0,1—0,6 м.

Частный коэффициент обеспеченности К₇, зависящий от фактически используемой ширины обочины, определяется по табл. 8.6.

Таблица 8.6

Значение коэффициента К₇

Частный коэффициент обеспеченности К₈, зависящий от метеорологической видимости, определяется по формуле.

где 5_М, S_a — соответственно измеренная метеорологическая видимость и эталонная, принимаемая равной 500 м.

Переход от скорости одиночного легкового автомобиля V_max к средней скорости смешанного транспортного потока в условиях связанного движения, когда обгон возможен, но затруднен, осуществляется по формуле (рис. 8.2).

где o_v — среднеквадратическое отклонение скорости свободного транспортного потока, км/ч; Д V — снижение скорости связанного движения транспортного потока по сравнению со средней скоростью свободного потока, зависящее от интенсивности и состава движения, км/ч.

Рис. 8.2. Кривые распределения скоростей свободного и смешанного транспортных потоков:

1 — кривая распределения скоростей свободного потока; 2 — то же смешанного транспортного потока Среднеквадратическое отклонение o_v определяется по следующим эмпирическим формулам:

— для двухполосных дорог.

— для автомагистралей.

где р — коэффициент, учитывающий состав транспортного потока, равный доле грузовых автомобилей, автобусов и автопоездов.

Значения Д V определяются, но графику (рис. 8.3) [7] в зависимости от интенсивности движения на дороге. Для автомагистралеи с разделительными полосами расчет выполняют для каждого направления отдельно.

Рис. 83. Влияние интенсивности и состава движения на снижение скорости:

а — на двухполосных дорогах; 6 — на автомагистралях с разделительной полосой; 1 — р = 0,95; 2- р = 0,70; 3 — р = 0,60; 4- р = 0,50; 5 — р = 0,30.

Пример

Требуется определить скорости движения на участке дороги III категории, расположенном на кривой в плане радиуса R = 600 м, в продольном профиле, имеющем уклон i = 50%. Расстояние видимости поверхности дороги 5″ = 200 м. Интенсивность движения N = 2900 авт/сут, Р = 0,7. Состояние поверхности дороги: летом — сухое, чистое (1), весной, осенью — грязное, мокрое (3), зимой — уплотненный снег (4).

В табл. 8.7 приведены значения транспортно-эксплуатационных показателей и погодных условий по сезонам года, а также частные значения коэффициентов обеспеченности расчетной скорости, в табл. 8.8 — прогнозируемые скорости движения одиночного легкового автомобиля V_max и средние скорости движения связанного потока V_noj по временам года.

Частные значения коэффициентов обеспеченности в зависимости от транспортно-эксплуатационных показателей и погодных условий по сезонам года

Таблица 8.7

Таблица 8.8

Прогонозируемые скорости легкового автомобиля и транспортного

потока