Определение пропускной способности полосы движения

Под пропускной способностью одной полосы движения понимают предельное количество автомобилей, проезжающих через поперечное сечение полосы движения в единицу времени.

Пропускную способность определяют на основе теории транспортных потоков. Различают теории транспортных потоков, основанные:

• • па динамических моделях потоков автомобилей, согласно которой автомобили движутся друг за другом без обгона по одной полосе проезжей части;
• • на вероятностных моделях, анализирующих движение двух встречных потоков автомобилей с учетом возможности обгонов с заездом на полосу встречного движения.

Движение автомобилей по дороге представляет собой неустановившийся процесс, поэтому может быть охарактеризовано только с позиции теории вероятности. Чем более насыщен транспортный поток, тем меньше в нем различие в скоростях отдельных автомобилей.

Важной характеристикой потока движения является плотность транспортного потока — количество автомобилей Q, авт/км, приходящееся на единицу длины дороги, обычно протяжением 1 км:

где N — интенсивность движения, авт/ч; V — скорость движения, км/ч.

Теории, основанные на вероятностных моделях, более сложные, но они точнее учитывают реальные условия движения на дороге.

Как правило, теоретическую пропускную способность полосы движения определяют на основе упрощенной динамической теории транспортного потока. В соответствии с этой теорией приняты условия:

• • автомобили в транспортном потоке движутся друг за другом без обгона;
• • скорости всех автомобилей одинаковы и не меняются во время движения;
• • автомобили движутся на одинаковом постоянном расстоянии друг от друга, достаточном для полного торможения автомобиля при остановке впереди едущего автомобиля.

Пропускная способность одной полосы проезжей части Р, авт/ч, определяется, но уравнению где V — расчетная скорость движения потока, км/ч; L — динамический габарит автомобиля (расстояние, занимаемое движущимся автомобилем на полосе движения) (рис. 6.8).

где /, — путь, пройденный автомобилем за время реакции водителя (г = 1 с); 5_Т — тормозной путь автомобиля; /₀ — статический габарит автомобиля, равный длине автомобиля, который принимается равным для легковых автомобилей — 4—6 м, грузовых — 6—10 м, автобусов — 7—10 м, троллейбусов — 9—10 м; /₂ — запас пути (5— 10 м), тогда.

Рис. 6.8. Динамический габарит автомобиля.

Анализ формулы показывает, что максимум пропускной способности порядка 1100—1600 авт/ч соответствует скорости в интервале 20—40 км/ч. Пропускная способность зависит от коэффициента сцепления ф, т. е. для одного и того же участка она разная в разное время года (рис. 6.9).

Скорость движения, км/ч.

Рис. 6.9. Теоретическая пропускная способность при различных значениях коэффициента сцепления

Фактическая интенсивность движения, как правило, меньше теоретически возможной, поскольку не соблюдаются два основных требования расчетной схемы: одинаковая скорость потока и непрерывность движения.

В реальных условиях возможны следующие режимы движения:

• • свободный поток — автомобили движутся независимо друг от друга со скоростями, отвечающими их динамическим характеристикам;
• • неустойчивый поток — движение быстроходных автомобилей задерживается из-за тихоходных автомобилей. Чтобы двигаться со скоростями, отвечающими их динамическим характеристикам, быстроходные автомобили должны совершать обгоны тихоходных автомобилей. Общая скорость потока с увеличением интенсивности движения уменьшается;
• • насыщенный поток — обгоны практически невозможны, скорость потока резко падает, автомобили выстраиваются в колонну и движутся со скоростью самого тихоходного автомобиля.

Существует понятие уровня загрузки, под которым понимают отношение интенсивности движения к пропускной способности.

Уровни загрузки изменяются от 0,2—0,3 — для свободного потока, до 0,7—1,0 — в условиях насыщенного потока.

Практически допустимая максимальная интенсивность движения, при которой не возникает ощутимых затруднений в управлении автомобилем и обеспечивается безопасность движения, не должна превышать 0,5 от теоретической пропускной способности.

По СП [7] пропускная способность одной полосы не должна превышать 3500 авт/сут. Соответственно количество полос движения назначают, но нормам, приведенным в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Перспективная интенсивность движения в зависимости от количества полос движения.

Средняя интенсивность движения на полосе за один час получается меньше, чем возможная пропускная способность. Таким образом, при строительстве дороги обеспечивается резерв пропускной способности на случай интенсивных перевозок в отдельные интервалы времени — часы пик.