Прогнозирование вероятного числа аварий в потоке попутного транспорта

• Введение 3
• 1 Анализ методик определения условий движения на улично-дорожной сети и прогнозирования вероятного числа аварий 7
• 1.1 Методика определения параметров дорожного движения 7
• 1.2 Исследование характера изменения скорости и дистанции в зоне дилеммы 12
• 1.3 Прогнозирование вероятного числа приведенных аварий в потоке попутного транспорта при подъезде к перекрестку 14
• 2 Расчет оптимальных структур цикла светофорного регулирования на пересечении объектов улично-дорожной сети 28
• 2.1 Определение условий введения светофорного регулирования 28
• 2.2 Выбор типа светофорного регулирования на перекрестке 30
• 2.3 Определения потоков насыщения 32
• 2.4 Определение фазовых коэффициентов 35
• 2.5 Определение промежуточных тактов 36
• 2.6 Определение длительности основных тактов и цикла светофорного регулирования 38
• 3. Расчет вероятного числа аварий при подъезде к заданному перекрестку и разработка мероприятий по снижению аварийности 44
• 3.1 Анализ условий и организации движения на объекте улично-дорожной сети 44
• 3.2 Анализ интенсивности транспортного и пешеходного потоков на улично-дорожной сети 45
• 3.2 Определение параметров дорожного движения 48
• 3.3 Расчет изменения скорости и дистанции в зоне дилеммы 51
• 3.4 Расчет параметров цикла светофорного регулирования по расчетным данным 53
• 3.5 Сравнение полученных параметров дорожного движения 56
• 3.6 Расчет числа приведенных аварий в потоке попутного транспорта при подъезде к перекрестку 57
• 3.7 Разработка мероприятий по снижению аварийности при конфликтных ситуациях движения попутного транспорта 63
• 4 Определение экологических потерь и экономических затрат 65
• 4.1 Определение экономических потерь на данном объекте вследствие задержек транспортных средств 65
• 4.2 Определение экономических потерь на данном объекте вследствие шумового загрязнения 67
• 4.3 Определение экономических потерь на данном объекте вследствие загрязнения выбросами 1
• 4.4 Определение общих экономических потерь на данном объекте и разработка рекомендаций п снижению ущерба 2
• 5 Охрана труда и окружающей среды 4
• 5.1 Технические средства автомобиля для обеспечения безопасности дорожного движения 4
• 5.2 Технические средства обеспечения безопасности транспортных средств, являющиеся частью дорожной инфраструктуры 8
• Заключение 11
• Литература 15
• ПРИЛОЖЕНИЕ А 17

Темой дипломного проекта является прогнозирование вероятного числа приведенных аварий в потоке попутного транспорта при подъезде к перекрестку ул. Интернациональная — ул. Катунина г. Гомеля и разработка мероприятий по снижению аварийности.

Рост автомобильного парка и объема перевозок ведет к увеличению интенсивности движения, что в условиях городов с исторически сложившейся застройкой приводит к возникновению транспортной проблемы. Особенно остро она проявляется в узловых пунктах улично-дорожной сети. Здесь увеличиваются транспортные задержки, что вызывает снижение скорости сообщения, неоправданный перерасход топлива и повышенное изнашивание узлов и агрегатов транспортных средств.

Переменный режим движения, частые остановки и скопления автомобилей на перекрестках являются причинами повышенного загрязнения воздушного бассейна города продуктами неполного сгорания топлива. Городское население постоянно подвержено воздействию шума и отработавших газов.

Рост интенсивности транспортных и пешеходных потоков непосредственно сказывается также на безопасности дорожного движения На перекрестках, занимающих незначительную часть территории города, концентрируется более 30% всех дорожно-транспортных происшествий.

Обеспечение быстрого и безопасного движения в современных городах требует применения комплекса мероприятий архитектурно-планировочного и организационного характера (введение одностороннего движения, кругового движения на перекрестках, организация пешеходных переходов и пешеходных зон, остановок общественного транспорта, внедрение технических средств организации дорожного движения).

Все воздействия организацию процесса движения транспортных средств и пешеходов можно свести к трём группам:

1 организационно-нормативные;

2 архитектурно-планировочные;

3 инженерно-организационные (связанные с выполнением конкретных мероприятий на путях сообщений).

К числу архитектурно-планировочных мероприятий относятся строительство и реконструкция существующих улиц, проездов и магистралей, строительство транспортных пересечений в разных уровнях, пешеходных тоннелей, объездных дорог вокруг городов для отвода транзитных транспортных потоков.

Организационные мероприятия способствуют упорядочению движения на уже существующей улично-дорожной сети (УДС). К числу таких мероприятий относятся введение одностороннего движения, кругового движения на перекрёстках, организация пешеходных переходов, пешеходных зон, автомобильных стоянок, остановок общественного транспорта и др.

Инженерно-организационные мероприятия способны привести хотя и к временному, но сравнительно быстрому эффекту. В ряде случаев инженерные мероприятия оказываются единственным средством для решения транспортной проблемы.

В то время как реализация мероприятий архитектурно-планировочного характера требует, помимо значительных капиталовложений, довольно большого периода времени, организационные мероприятия способны привести хотя и к временному, но сравнительно быстрому эффекту. В ряде случаев организационные мероприятия выступают в роли единственного средства для решения транспортной проблемы. Речь идет об организации движения в исторически сложившихся кварталах старых городов, которые часто являются памятниками архитектуры и не подлежат реконструкции. Кроме того, развитие УДС нередко связано с ликвидацией зеленых насаждений, что не всегда является целесообразным.

При реализации мероприятий по организации безопасности движения особая роль принадлежит внедрению и обновлению технических средств: дорожных знаков и дорожной разметки, средств светофорного регулирования, дорожных ограждений и направляющих устройств. При этом светофорное регулирование является одним из основных средств обеспечения безопасности движения на перекрестках. Количество перекрестков, оборудованных светофорами, в крупнейших городах мира с высоким уровнем автомобилизации непрерывно возрастает и достигает в некоторых случаях соотношения: один светофорный объект на 1,5—2 тыс. жителей города.

Цель дипломного проекта — определение вероятного числа приведенных аварий вида «столкновение с ударом сзади», их зависимости от циклов светофорного регулирования и его элементов, а так же определение оптимальных параметров цикла светофорного регулирования, которые позволят сократить транспортные и пешеходные задержки, и, как следствие, снизить аварийность при подъезде к перекрестку.

Стоит отметить, что аварии вида «столкновение с ударом сзади» являются одними из наиболее распространёнными. По данным ГАИ города Гомеля, около 42% от числа всех аварий на территории города являются именно аварии данного типа. Столь большое число именно аварий данного типа — следствие густонаселенности и высокой плотности транспортных средств в городах. Это связано с недостаточным соблюдением водителями дистанций, что достаточно распространено особенно на центральных улицах, где плотность транспортных потоков (особенно в часы пик) возрастает в разы.

В качестве мер по предупреждению аварий данного типа можно выделить следующие:

— увеличение числа полос движения в особо загруженных направлениях движения транспортных средств, что снизит плотности транспортных средств на каждой из полос и .как следствием, будет увеличение соблюдаемых дистанций между транспортными средствами в потоке. Данная мера поможет значительно сократить число аварий рассматриваемого типа;

— перенос стоп-линий, а так же переходных переходов на большее отдаление от потенциальных линий пересечения транспортных потоков на перекрестке, что позволит увеличить зазор безопасности при подъезде и прохождению перекрестка;

— перенос и более оптимальное расположение средств регулирования на перекрестках с целью обеспечения их лучшей видимости;

— обеспечение лучшей видимости перекрестка и проезжей части на подходе к перекрестку за счет снижения насаждения инфраструктуры, жилых зданий и т. п.

1 Анализ методик определения условий движения на улично-дорожной сети и прогнозирования вероятного числа аварий

1.1 Методика определения параметров дорожного движения

транспорт движение авария столкновение

Определение параметров дорожного движения является неотъемлемой частью при определении мероприятий по снижению аварийности на данном участке дороги, а так же для совершенствования регулирования дорожного движения на перекрестке. К основным параметрам дорожного движения относят: интенсивность движения, интенсивность прибытия на зеленый сигнал, динамический коэффициент приведения состава транспортного потока, поток насыщения, установившийся интервал убытия очереди автомобилей, коэффициент загрузки полосы движением, доля зеленого сигнала в цикле, коэффициент приращения очереди, средняя длина очереди в автомобилях и метрах, удельное число остановок автомобиля, коэффициент безостановочной проходимости. удельная задержка и ее относительная погрешность, доля перенасыщенных циклов.

Интенсивность движения на полосе q, авт./с

(1.1)

где n — максимальное число транспортных средств, проехавших на зеленый сигнал, шт;

С — продолжительность цикла светофорного регулирования, с.

Интенсивность прибытия на зеленый сигнал q_z, авт./с

(1.2)

где n₁ -число автомобилей, пребывающих на красный сигнал;

n₂ — число и тип транспортных средств, прибывающих в заданном цикле, но вынужденных остаться на второй цикл;

t_z — продолжительность горения зеленого сигнала, с.

Динамический коэффициент приведения состава транспортного потока К_пн [19, 21]

(1.3)

где n_i -общее число транспортных средств данной группы;

К_ПНi — частный коэффициент приведения данной группы (для легковых автомобилей К_ПН = 1, грузовых автомобилей — 2, автобусов — 2,5, автопоездов — 3).

Поток насыщения экспериментальный q_нэ, авт./с

(1.4)

где T_Н -установившийся интервал убытия очереди автомобилей, с:

если (1.5)

если (1.6)

где q_НЛ -поток насыщения для легковых автомобилей, с:

(1.7)

— число транспортных средств в очереди:

если (1.8)

— число тип транспортных средств, прибывающих на красный сигнал;

— число тип транспортных средств, прибывающих в данном цикле, но вынужденных остановиться в очереди на проезд;

— максимальное число транспортных средств, проехавших на зеленый сигнал;

Поток насыщения расчетный q_нр, авт./с

если (1.9)

гдеинтервал рассасывания очереди автомобилей, с (z):

(1.10)

К_УН — коэффициент условий по потоку насыщения

(1.11)

где К_УН1.3 — частные коэффициенты условий, в первом приближении берем из таблицы 1.1 [19, 22];

Таблица 1.1 — Значения коэффициентов условий [22]

Коэффициент загрузки полосы движением X [19, 22]

(1.12)

гдедоля зеленого сигнала в цикле:

. (1.13)

Коэффициент приращения очереди К_о [19, 22]

. (1.14)

Средняя длина очереди L_n, выраженная в автомобилях

(1.15)

Средняя длина очереди L_s, выраженная в метрах

(1.16)

Удельное число остановок автомобиля e_о, ост./авт.

(1.17)

Коэффициент безостановочной проходимости К_б

(1.18)

Удельная задержка по экспериментальным исходным данным d_э, с/авт.

(1.19)

Удельная задержка по расчетным исходным данным d_р, с/авт.

(1.20)

Относительная погрешность расчетного определения задержки д_d [19,22]

(1.21)

Доля перенасыщенных циклов Дn₂

(1.22)

где Zn₂ — число перенасыщенных циклов (когда часть транспортных средств остается на второй цикл):

?Z — число циклов измерения;

1.2 Исследование характера изменения скорости и дистанции в зоне дилеммы

При прогнозировании вероятного числа приведенных аварий необходимо произвести наблюдения в разрабатываемом пункте скопления и прохождения автомобилей.

В частности, для определения возможного числа аварий при подходе к перекрестку ул. Интернациональной — ул. Катунина необходимо провести замеры скоростей автомобилей на подходе к перекрестку, а так же соблюдаемых дистанций, что позволит сделать вывод о возможности экстренной остановке автомобиля.

Для анализа характера изменения скорости и дистанции в зоне дилеммы — в зоне при подъезде к перекрестку, где водители наиболее подвержены к допущению ошибок при выборе скорости подъезда и дистанции до предшествующего автомобиля, необходимо определить средние значения времени и скоростей прохождения последних 50 метров перед перекрестком, а так же рассчитать отклонения и точность расчетов.

Для проведения наиболее точных расчетов будем использовать выборку замеров для каждой полосы, состоящую из 100 замеров (минимум замеров 99 для погрешности при оценке математического ожидания на расстоянии 50 метров до стоп-линии не более 0,35).

На рисунке 1.1 показано место проведения замеров, которое выбирается исходя из принципа достаточной обзорности 40−60 метров проезжей части, а так же возможности определения ориентиров для последующей привязки точек отсчета [19, 22].

Рисунок 1.1 — Схема проведения замеров мгновенных скоростей и дистанции Время прохождения автомобилем мерного участка в среднем t=3−6 с, для этого протяженность участка S₁ должна быть в пределах 40−60 м. Замеры производятся с помощью секундомера. В момент, когда автомобиль проходит точку О₁, включаем секундомер, а когда точку О₁` - выключаем. По схеме, изображенной на рисунке 1.1, определяются расстояния между ориентирами ОО`, а также расстояния b₁ и b₀, а так же время прохождения участка t, по которым определяется расстояние S₁ и мгновенная скорость V [19, 22]

; (1.23)

; (1.24)

Дистанцию между лидирующим и ведомым автомобилями можно выразить двумя характеристиками: расстоянием между автомобилями в метрах и временным интервалом между автомобилями в секундах, зачастую второй вариант приемлемее. Для определения временного интервала между автомобилями используем формулу 1.25

; (1.25)

где S — дистанция между автомобилями, м.;

V_вед — скорость ведомого автомобиля, м/с.

1.3 Прогнозирование вероятного числа приведенных аварий в потоке попутного транспорта при подъезде к перекрестку

Расчет потенциальной опасности (ПО) в точке для регулируемого перекрестка производится через определение ПО на нерегулируемом перекрестке [19, 22].

Для регулируемого перекрестка потенциальная опасность будет определяться исходя из опасностей всех входящих в перекресток конфликтных точек

(1.26)

где потенциальная опасность конфликтной точки при нерегулируемом перекрестке;

показатели степени (отличающиеся для различных режимов конфликтного движения) (для внутрифазного режима);

количество конфликтных точек на перекрестке (число полос при аварии «удар сзади»).

Структурная формула для определения ПО на расчетном пункте при столкновениях с ударом сзади при нерегулируемом режиме имеет вид

; (1.27)

где начальная вероятность конфликтной ситуации;

коэффициент скоростей;

коэффициент вида конфликта;

коэффициент плотности;

коэффициент нарушений;

коэффициент видимости.

коэффициент времени.

коэффициенты значимости, численные значения которых находятся в пределах 0,9?1,2 и определяются перебором при шаге квантования 0,02, при прямом столкновении они не учувствуют и принимаются равными 1.

1. Начальная вероятность конфликта () характеризуется вероятностью одновременного появления в зоне конфликта двух транспортных средств. Начальная вероятность конфликта при столкновениях с ударом сзади определяется [19, 22]

(1.28)

где вероятность случайной остановки автомобиля;

вероятность попадания двух автомобилей в интервал ;

коэффициент замедления.

(1.29)

где продолжительность зоны дилеммы (ЗД) (продолжительность ЗД, выраженная во временном интервале), принимается по средним данным из таблицы 4.1, с.

интенсивность движения по полосе исследуемого потока, таблица 1.3 пункта 1, а/с.

Для регулируемого перекрестка

а/с; (1.30)

где доля зеленого сигнала в светофорном цикле для данной конфликтной точки.

; (1.31)

. (1.32)

где в данной модели это замедление в центре ЗД, усредненное 2 м/с² [19, 22].

Формула для определения вероятности случайной остановки автомобиля при нерегулируемом режиме имеет вид

(1.33)

где ИД главного конфликтующего потока, а/с;

ИД второстепенного конфликтующего потока, а/с.

Для регулируемого режима вероятность случайной остановки автомобиля определяется по формуле [19, 22]

. (1.34)

где Сдлительность цикла светофорного регулирования, с.

Для рассматриваемого вида аварий формула 1.33 преобразуется следующим образом [23]

. (1.35)

Т. е. по сути вероятность стать как лидирующим, так и ведомым автомобилем составляет по 50%.

2. Коэффициент скоростей () определяется исходя из зависимости вероятности возникновения конфликтной ситуации от относительной скорости между участниками [22]

(1.36)

угол между траекториями движения КФУ. Учитывая, что принято исследование столкновений с ударом сзади принято: °, имеем

(1.37)

где, скорости соответствующих участников конфликта (таблица 4.1), м/с;

3. Коэффициент вида конфликта () определяется по формуле

(1.38)

где коэффициент габаритов (или траектории);

коэффициент уклончивых действий.

Коэффициент габаритов для столкновения с ударом сзади определяется по формуле [23]

. (1.39)

где ширина полосы движения, м.

Коэффициент уклончивых действий показывает, в принципе, насколько вероятны уклончивые действия при данном виде конфликта и насколько пространственное положение участников позволяет им видеть конфликтную ситуацию, оценивать и избегать столкновения. Он зависит от совместной видимости участниками зоны конфликта

(1.40)

При столкновении ударом сзади видимость считается нормальной,. Формула 4.15 преобразуется так:

. (1.41)

4. Коэффициент плотности () для удара сзади определяется по формуле [23]

. (1.42)

где K_U коэффициент напряженности потока, для равномерно напряженного потока K_U = 1.

5. Коэффициент нарушений для удара сзади зависит от присутствия инспектора, а так же от загрузки полос движением [22]

. (1.43)

где X коэффициент загрузки полосы движением. Т. к. полоса одна, коэффициент принимается равным 1;

коэффициенты влияния КФ участников на вероятность возникновения КФ. Т к каждый из участников в один и тот же промежуток времени является как лидирующим, так и ведомым, коэффициенты принимаются равными ==1.

коэффициент присутствия инспектора. Установлено, что присутствие инспектора существенно влияет на частоту и опасность нарушения правил водителями. Численные значения коэффициента зависят от ожидаемой водителями вероятности нахождения инспектора на перекрестке.

Принято: = 0,75 постоянное присутствие; = 1,00 периодическое присутствие; = 1,25 эпизодическое присутствие; = 1,50 гарантированное отсутствие. На исследуемом перекрестке замечено эпизодическое присутствие, = 1,25.

6. Коэффициент условий () [22]

(1.44)

где коэффициент видимости;

коэффициент проезжей части;

коэффициент пешеходов;

6.1 Коэффициент видимости характеризует видимость зоны конфликта и определяется расстоянием прямой и боковой видимости, наличием и качеством информации, логичностью инженерных и организационных решений, возможным наличием иллюзионных ситуаций. На его величину оказывает влияние читаемость ситуации, предсказуемость действий участников движения, достаточность времени при нормальных условиях для оценки ситуации и принятия соответствующих решений. Данный коэффициент включает в себя несколько частных коэффициентов, однако постоянно добавляются частные коэффициенты, влияющие на общий коэффициент видимости. В известных методиках, например, в линейных графиках коэффициентов аварийности, результирующий (итоговый) коэффициент определяется простым перемножением всех частных коэффициентов. При этом подобный подход не совсем правилен, что итоговые коэффициенты, в результате, не отображают истинных значений аварийности или опасности. Многими принята следующая модель: представляется, что в аварийности существует некая реальная модель и некое реальное ранжирование, найти которые еще предстоит. На данный момент в методике принята аналогия с закачиванием в емкость газов (факторов) различной сжимаемости. Степень сжимаемости также предстоит определить, а пока принята простейшая модель, согласно которой все факторы, выражаемые частными коэффициентами, ранжированы в ряд …. Суммарный коэффициент определяется по формуле [19]

(1.45)

где первый по рангу частный коэффициент;

расчетный коэффициент i — гo ранга.

Последний расчетный коэффициент определяется как:

(1.46)

где частный коэффициент i-гo ранга;

суммарный коэффициент высшего на единицу ранга;

показатель степени, который также может быть переменным, но изначально принимается равным 1.

Коэффициент видимости состоит из следующих частных коэффициентов:

— коэффициент, учитывающий видимость транспортного потока в направлении движения для лидирующего автомобиля (помехи создаваемые деревьями, поворотом дороги т. п.) [19]

(1.47)

где разрешенная скорость, на данном участке 16,7 м/с;

фактическое расстояние видимости (лидирующего автомобиля, 15 м) — коэффициент, учитывающий видимость транспортного потока в направлении движения для ведомого автомобиля [19]

. (1.48)

где фактическое расстояние видимости для ведомого автомобиля, принимается, что каждый автомобиль в зависимости от положения в зоне конфликта в один и тот же промежуток времени является и лидирующим и ведомым, 15 м.

— коэффициент, учитывающий боковую видимость со стороны второстепенного потока для лидирующего автомобиля [19]

(1.49)

где транспортная сторона треугольника боковой видимости, м:

(1.50)

пешеходная сторона треугольника боковой видимости, м: м.

Для регулируемого режима коэффициент, учитывающий видимость технических средств регулирования (в первую очередь здесь идет речь о светофорных объектах) для лидирующего автомобиля (здесь имеется ввиду наличие помех, создаваемых для различия самого светофора и его сигналов), в случае достаточной видимости основных и повторительных светофоров =1 [19];

— коэффициент, учитывающий степень прозрачности или видимость в пределах треугольника боковой видимости для лидирующего автомобиля (отличная в треугольнике практически нет помех, =1, хорошая имеются отдельные помехи: стойки дорожных знаков, опоры линий электроосвещения, отдельные тонкие деревья, =1,2, удовлетворительная помехи значительны, включая отдельные запаркованные автомобили, =1,5, неудовлетворительная помехи очень сильны: деревья, запаркованные грузовые автомобили или автобусы, главные конфликтующие участники различается с трудом или с перебоями, =2,5); Для регулируемых перекрестков =1.

— коэффициент одновременности конфликтов (при наличии цепных реакций при ударе сзади), принимается без цепных реакций =1 [19];

коэффициент нелогичности решений (необдуманные неожиданные решения могут увеличивать коэффициент до 2,5), примем усреднённую логику принятия решений, =1 [19];

коэффициент иллюзионных ситуаций (связан с возникновением у водителя ошибочного представления о дорожной ситуации из-за появления ложной перспективы, особенно, при повороте дороги; совмещения световой рекламы с сигналами светофора; калейдоскопичности вида на главную дорогу, когда автомобили на ней теряются в общей пестрой картине и т. д. Этот коэффициент также назначается расчетчиком субъективно и максимальное его значение рекомендуется принимать в пределах), примем усредненный [19];

коэффициент видимости средств регулирования (определяет оптимальность установки средств регулирования дорожного движения, от чего зависит их видимость,), видимость на исследуемом перекрестке нормальная, примем.

6.2 Коэффициент проезжей части (ПЧ) характеризует состояние ПЧ при подъезде к зоне конфликта и определяется ровностью и скользкостью покрытия, наличием спуска, неправильным поперечным профилем, сужением проезжей части и т. д. Состоит из частных коэффициентов

(1.51)

. (1.52)

— коэффициент, учитывающий скользкость покрытия [17]

(1.53)

где коэффициент неравномерности:, когда скользкость одинакова на всем протяжении участка;, когда скользкость на участке неравномерная, с резкими перепадами [19];

коэффициент сцепления (при влажном состоянии покрытия снижается в значительной мере). В исследуемое время был достаточно высок, примем = 0,9;

— коэффициент, учитывающий ровность покрытия: ровное покрытие, не отвлекающее водителя от управления автомобилем, неровное покрытие, отвлекающее водителя от управления автомобилем и оценки ситуации [19];

коэффициент, учитывающий спуск перед зоной конфликта

(1.54)

где уклон (только спуск) перед зоной конфликта, град.; В данном случае =0°, следовательно, =1.

коэффициент, учитывающий наличие сужения проезжей части [23]

(1.55)

где В ширина полосы на подходе к перекрестку, м.

коэффициент, учитывающий влияние неправильного поперечного профиля отсутствие виража или обратный вираж, наличие продольных углублений или выступов. Назначается субъективно расчетчиком:. Вследствие отсутствия виража принимается =1.

6.3 — коэффициент переходов — характеризует специфические особенности пешеходного движения. При столкновении ударом сзади рассматривается из-за неожиданного выхода перехода перед лидирующим автомобилем и его резкого торможения.

(1.56)

. (1.57)

где:

— К_у31 коэффициент, учитывающий боковую видимость пешехода [19, 22]

. (1.58)

коэффициент видимости в пределах треугольника боковой видимости, при нормальных условиях =1 [19];

коэффициент расположения переходов. В случае их расположения напротив калиток школ, дверей магазинов, выходов из кинотеатров, проходных заводов, где пешеходы из специфической среды обитания сразу же оказываются на пешеходном переходе, опасность существенно увеличивается. Рекомендуемое максимальное значение. Принимается из-за значительного скопления общественных мест, а так же проходной завода и выхода из магазина в районе данного перекрестка [19];

коэффициент расположения остановочных пунктов общественного транспорта. В случае их расположения по ходу движения перед пешеходным переходом, резко увеличивается вероятность неожиданного выхода пешехода на проезжую часть из-за автобуса или троллейбуса. Принято: если остановочный пункт расположен перед пешеходным переходом с одной стороны улицы или дороги. если ОП расположены перед пешеходным переходом сразу с обеих сторон улицы или дороги. Принимаем, т к остановочные пункты расположены в значительном удалении и за перекрестком по движению транспорта [19];

коэффициент ограждений. Если в опасных местах, например, с ограниченной видимостью, при интенсивном маневрировании транспорта, установлены пешеходные ограждения, несущие функциональную нагрузку, то они способствуют снижению аварийности в конфликте «транспорт-пешеход». Поэтому принято: 0,51. Вследствие высокой функциональной нагрузки пешеходных ограждений = 1.

7 — коэффициент времени для нерегулируемого режима определяется по формуле [19, 22]

(1.59)

где годовой фонд времени работы объекта в нерегулируемом режиме под расчетной нагрузкой, для стандартного режима работы принимается = 6570 часов.

Для регулируемого режима (внутрифазный режим движения) [19]:

(1.60)

2 Расчет оптимальных структур цикла светофорного регулирования на пересечении объектов улично-дорожной сети

2.1 Определение условий введения светофорного регулирования

Транспортные и пешеходные светофоры должны устанавливаться при наличии хотя бы одного из следующих четырех условий [20]:

— условие 1 — в течение 8 ч (суммарно) рабочего дня недели интенсивность движения транспортных средств не менее указанной в таблице 2.1;

Таблица 2.1 — Условия введения светофорной сигнализации

— условие 2 — в течение 8 ч (суммарно) рабочего дня недели интенсивность движения не менее:

1. 600 ед./ч (для дорог с разделительной полосой 1000 ед./ч) по главной дороге в двух направлениях;

2. 150 пешеходов пересекают проезжую часть в одном, наиболее загруженном направлении в каждый из тех же 8 ч.

Для населенных пунктов с численностью жителей более 10 тыс. чел. нормативы по условиям 1 и 2 составляют 70% указанных.

— условие 3 — условия 1 и 2 одновременно выполняются по каждому отдельному нормативу на 80% и более.

— условие 4 — за последние 12 мес. на перекрестке совершено не менее трех дорожно-транспортных происшествий, которые могли бы быть предотвращены при наличии светофорной сигнализации (например, столкновения транспортных средств, движущихся с поперечных направлений, наезды транспортных средств на пешеходов, переходящих дорогу, столкновения между транспортными средствами, движущимися в прямом направлении и поворачивающими налево со встречного направления). При этом условия 1 или 2 должны выполняться на 80% или более.

2.2 Выбор типа светофорного регулирования на перекрестке

В результате исследования интенсивности транспортных средств на перекрестке (таблица В2 приложения В) по главной и второстепенной дороге движется соответственно

N_гр = 1180+136+7+48+1052+71+4+57+242 = 2797 ед./час;

N_вт = 181+8+98+5= 292 ед./час.

Из таблицы 2.1 для данного перекрестка принимается критическая для введения светофорного регулирования интенсивность по главной дороге 900 и второстепенной (в наиболее загруженном направлении) — 75 ед./час. Полученные данные превосходят критические (2797 ед./час по главное и 181 ед./час в наиболее загруженном направлении по второстепенной дороге), что свидетельствует о необходимости введения светофорного регулирования на данном перекрестке.

Введение

светофорного регулирования преследует три цели:

— снижение задержек транспортных и пешеходных потоков;

— уменьшение числа конфликтных ситуаций на пересечении;

— уменьшение числа ДТП.

После определения необходимости введения светофорного регулирования следует определить необходимое количество фаз светофорного цикла. Определение оптимального числа фаз регулирования является решением компромиссным. В интересах высокой пропускной способности следует всегда стремиться к минимальному числу фаз на столько, насколько позволяют условия безопасности движения.

В данном случае, когда преобладает движение в прямых направлениях, разъезд транспортных средств может быть организован по двухфазному циклу. Все участники движения делятся на две группы. Очередность их движения ликвидирует на перекрестке наиболее опасные конфликтные точки. Правые и левые повороты, а также движение пешеходов осуществляются при наличии конфликтов в соответствии с порядком, предусмотренным Правилами дорожного движения. Так как непременным условием применения двухфазного регулирования является сравнительно небольшая интенсивность в этих направлениях, интересы безопасности движения соблюдаются. Кроме того, в соответствие с Правилами дорожного движения установлены некоторые ограничения на движения левоповоротных и правоповоротных потоков в часы пик для предотвращения наиболее вероятных конфликтных ситуаций (в частности, левоповоротный поток N3 запрещен с 8:00 до 20:00, правоповоротный поток N4 целиком переведен на отдельную полосу, чтоб не мешать основному прямому потоку). А т. к. левоповоротные потоки не превышают 120 авт/час (N6=103 авт/час), то этот поток допускается совмещать с определяющим длительность фазы встречным потоком прямого направления.

Поэтому на перекрестке рекомендуется ввести двухфазное светофорное регулирование.

2.3 Определения потоков насыщения

Поток насыщения является показателем, зависящим от многих факторов: ширины проезжей части (полосы движения), продольного уклона на подходах к перекрестку, состояния дорожного покрытия, видимости перекрестка водителем, наличия в зоне перекрестка пешеходов и стоящих автомобилей.

Для случая движения в прямом направлении по дороге без продольных уклонов поток насыщения рассчитывают по эмпирической формуле, которая связывает этот показатель с шириной проезжей части, используемой для движения транспортных средств в данном направлении рассматриваемой фазы регулирования [20]

(2.1)

где — поток насыщения, ед/ч ;

— ширина проезжей части в данном направлении данной фазы, м.

Данная формула применима при. Если ширина проезжей части меньше 5,4 м, для расчета можно использовать данные, приведенные в таблице 2.2.

Таблица 2.2 — Зависимость потока насыщения от ширины проезжей части в данном направлении данной фазы

Если перед перекрестком полосы обозначены дорожной разметкой, поток насыщения можно определить в соответствии с приведенными данными отдельно для каждой полосы движения.

Для случая движения транспортных средств прямо, а также налево и (или) направо по одним и тем же полосам движения, если интенсивность левои правоповоротного потоков составляет более 10% от общей интенсивности движения в рассматриваемом направлении данной фазы, поток насыщения определяется [20]

(2.2)

где — интенсивность прямого направления, ед/ч;

— интенсивность, соответственно, левои правоповоротных потоков, ед/ч.

Для право — и левоповоротных потоков, движущихся по специально выделенным полосам, поток насыщения определяется в зависимости от радиуса поворота R [20]

. (2.3)

Остальные перечисленные факторы, влияющие на поток насыщения, учитывают с помощью поправочных коэффициентов. Эти коэффициенты отражают условия движения на перекрестке, которые можно подразделить на три группы: хорошие, средние и плохие. Отнесение условий на данном направлении движения через перекресток к одной из групп влечет за собой изменение потока насыщения. Его значение, определенное по формулам должно быть умножено на соответствующий поправочный коэффициент.

Условия движения через перекресток на данном направлении относятся к средним, следовательно, поправочный коэффициент будет равен 1.

Расчет потоков насыщения для перекрестка улиц Интернациональной и Катунина приведен ниже:

Фаза 1:

ед/ч;

ед/ч;

ед/ч;

Поворот направо по направлению N4 осуществляется по замеренному радиусу 3 метра:

ед/ч;

ед/ч;

ед/ч;

Фаза 2:

ед/ч.

2.4 Определение фазовых коэффициентов

Фазовые коэффициенты определяются для каждого из направлений движения на перекрестке в данной фазе регулирования [20]

(2.4)

где — фазовый коэффициент данного направления;

и — соответственно интенсивность движения для рассматриваемого периода суток и поток насыщения в данном направлении данной фазы регулирования, ед/ч.

За расчетный (определяющий длительность основного такта) фазовый коэффициент принимается наибольшее значение в данной фазе. Меньшее значение могут быть использованы в дальнейшем для определения минимально необходимой длительности разрешающего сигнала в соответствующих этим коэффициентам направлениях движения.

При пофазном регулировании и пропуски какого-либо транспортного потока в течение 2 фаз и более для него отдельно рассчитывается фазовый коэффициент, который независимо от значения не принимается в качестве расчетного. Однако этот фазовый коэффициент должен быть не более суммы расчетных фазовых коэффициентов тех фаз, в течение которых этот поток пропускается. Если это условие не соблюдается, то один из расчетных фазовых коэффициентов, входящих в эту сумму, должен быть искусственно увеличен.

Расчет фазовых коэффициентов для данного перекрестка

Фаза 1:

;

;

;

;

— принимается за расчетный в данной фазе;

.

Фаза 2:

— принимается за расчетный в данной фазе;

.

Для первой фазы принят коэффициент 0,383, для второй — 0,138.

2.5 Определение промежуточных тактов

В соответствии с назначением промежуточного такта его длительность должна быть такой, чтобы автомобиль, подходящий к перекрестку на зеленый сигнал со скоростью свободного движения, при смене сигнала с зеленого на желтый смог либо остановиться у стоп-линии, либо успеть освободить перекресток (миновать конфликтные точки пересечения с автомобилями, начинающими движение в следующей фазе).

Остановиться у стоп-линии автомобиль сможет только в том случае, если расстояние от него до стоп-линии на проезжей части будет равно или больше остановочного пути.

С учетом предположения о постоянном замедлении при торможении автомобиля перед стоп-линией формулу для определения длительности промежуточного такта можно представить в следующем виде [20]

(2.5)

гдесредняя скорость транспортных средств при движении на подходе к перекрестку и в зоне перекрестка без торможения (с ходу), по Правилам дорожного движения на данном участке принимаем 60 км/ч;

— среднее замедление транспортного средства при включении запрещающего сигнала (для практических расчетов);

— расстояние от стоп-линии до самой дальней конфликтной точки, по измерениям для первой и второй фаз соответственно 8 и 6 м;

— длина транспортного средства, наиболее часто встречающегося в потоке, м. Принимается в среднем равной 6 м.

В период промежуточного такта заканчивают движение и пешеходы, ранее переходившие улицу на разрешающий сигнал светофора. За время пешеход должен или вернуться на тротуар, откуда он начал движение, или дойти до середины проезжей части (островка безопасности, центральной разделительной полосы, линии, разделяющей потоки встречных направлений). Максимальное время, которое потребуется для этого пешеходу, определяется следующим образом [20]

(2.6)

где — ширина проезжей части, пересекаемой пешеходами в i-ой фазе регулирования, м;

— расчетная скорость движения пешеходов (принимается 1,3 м/с).

В качестве промежуточного такта выбирают наибольшее значение из и .

Расчет промежуточных тактов для перекрестка:

Фаза 1:

с, принимается 3 с;

с, принимается 2 с;

Фаза 2:

с, принимается 4 с;

с, принимается 4 с;

Принимается для первой фазы промежуточный такт 3 секунды, для второй — 4 секунды.

2.6 Определение длительности основных тактов и цикла светофорного регулирования

Режим работы светофорной сигнализации характеризуется тактом, фазой и циклом. Тактом называется период, в течение которого не меняется сочетание включенных сигналов. Различают такты: основной — время горения разрешающих или запрещающих сочетаний сигналов; промежуточный — время горения сочетания сигналов, при которых происходит передача права движения очередной группе транспортных средств. Фаза — совокупность основного и промежуточного тактов. Цикл — период, в течение которого происходит полная смена последовательности фаз.

Под режимом светофорного регулирования понимается длительность цикла, а также число, порядок чередования и длительность составляющих цикл тактов и фаз. В аналитическом виде режим светофорного регулирования можно представить в виде выражения [10]

(2.7)

где — длительность цикла регулирования, с;

— длительности основного такта, с;

— длительности промежуточного такта, с;

— число фаз.

В случае неравномерного прибытия транспортных средств к перекрестку (интервалы между последовательно прибывающими транспортными средствами не одинаковы) длительность цикла определяется по формуле, предложенной английским исследователем Ф. Вебстером на основе минимизации транспортной задержки [20, стр. 15]

(2.8)

гдесуммарная длительность промежуточных тактов, по [20]

. (2.9)

При высокой интенсивности движения и недостаточной пропускной способности перекрестка сумма расчетных фазовых коэффициентов Y стремится к единице, а длительность цикла к бесконечности.

По соображениям безопасности движения длительность цикла больше 120 секунд считается недопустимой. Если расчетное значение превышает 120 секунд, необходимо добиться снижения длительности цикла путем увеличения числа полос движения на подходе к перекрестку, запрещения отдельных маневров, снижения числа фаз регулирования, организации пропуска интенсивных потоков в течение двух и более фаз. Также нецелесообразно принимать длительность цикла менее 25 секунд.

Длительность основного такта в i-ой фазе регулирования пропорционально расчетному фазовому коэффициенту этой фазы. Поэтому, если сумма основных тактов равна, то [20]

. (2.10)

По соображениям безопасности движения обычно принимают не менее 7 секунд. В противном случае повышается вероятность цепных ДТП при разъезде очереди на разрешающий сигнал светофора. Расчетную длительность основных тактов необходимо проверить на обеспечение ими пропуска в соответствующих направлениях пешеходов.

Время, необходимое для пропуска пешеходов по какому-то определенному направлению, рассчитывается по эмпирической формуле, включающей суммарные затраты времени на пропуск пешеходов [20, стр. 16]

. (2.11)

Если какие-либо значения оказались больше рассчитанной длительности соответствующих основных тактов, то окончательно принимают новую утонченную длительность этих тактов, равную наибольшему значению. При этом не будет оптимального соотношения фаз в цикле регулирования, так как нарушается условие пропорциональности между и .

При большем значении в конфликтующем направлении накапливается в ожидании разрешающего сигнала большее число транспортных средств, которые получают право на движение в других фазах, где основные такты могли остаться без изменения.

Такое нарушение пропорциональности не приводит к существенному возрастанию транспортной задержки, если и незначительно отличаются друг от друга (на 4−5 секунд). В этом случае можно увеличить до и соответственно увеличить длительность цикла.

Расчет длительности цикла:

с, Определение основных тактов:

с, принимается 19 с;

с, принимается 12 с.

с, принимается 7 с;

с, принимается 20 с.

Так как с, то требуется восстановления оптимального соотношения длительности фаз в цикле.

Для восстановления оптимального соотношения тактов в цикле необходимо его скорректировать: принимаем = 20 с.

По [20, стр. 17] корректировка проводится через рассчитываемые эмпирические коэффициенты, А и В для времени цикла:

; (2.12)

; (2.13)

; (2.14)

Определяем численные значения коэффициентов:

;

.

Определяем новое значение длительности цикла светофорного регулирования:

.

Принимаем длительность светофорного цикла 91 с.

Далее определяется скорректированный суммарный фазовый коэффициент, выраженный из формулы 2.8

; (2.15)

.

Далее из пропорции находятся новые фазовые коэффициенты для каждой фазы

;

.

Определяем новые длительности основных тактов по формуле 2.10

с, принимается 62 с;

с, принимается 22 с;

Введем полученные длинны тактов в временную диаграмму (схема расположения светофоров в приложении Д на рисунке Д1):

Таблица 2.3 — Расчетный график работы светофорной сигнализации

3. Расчет вероятного числа аварий при подъезде к заданному перекрестку и разработка мероприятий по снижению аварийности

3.1 Анализ условий и организации движения на объекте улично-дорожной сети

Дорожные условия и система организации движения оказывают значительное влияние на эффективность и безопасность перевозочного процесса на автомобильном транспорте.

В качестве объекта улично-дорожной сети выбран перекресток улиц Интернациональной и Катунина города Гомеля. Данное пересечение является регулируемыми. Движение на данном участке является достаточно интенсивным, поэтому аварийность на этом участке повышена. Проезжая часть дороги по улице Интернациональной имеет по три с одной стороны и две и три полосы в каждом направлении с другой стороны, а по улице Катунина по одной полосе в каждом направлении. Схема улично-дорожной сети приведена в приложении А.

При обследовании объекта улично-дорожной сети было обнаружено, что дорога имеет некоторое число выбоин на всем протяжении, в том числе непосредственно на перекрестке, имеются неровности дорожного полотна; присутствует и достаточно хорошо видна разметка; люки не выведены за пределы проезжей части, однако не создают значительных неровностей, что улучшает безопасность движения; тротуары присутствуют на всем протяжении дороги; обзорность дорожных знаков и их различимость хорошая.

На основе проведенного анализа формируются предложения по улучшению дорожных условий организации движения на заданном объекте.

3.2 Анализ интенсивности транспортного и пешеходного потоков на улично-дорожной сети

Под интенсивностью транспортного потока понимается число транспортных средств, проходящих через сечение дороги в единицу времени. Интенсивность движения — величина неравномерная и в пространстве, и во времени. Для обоснования мероприятий по совершенствованию организации дорожного движения необходимо выявить интенсивность транспортных потоков в наиболее напряженные периоды суток.

Хронометражные наблюдения проводились в вечерний час пик, то есть с 16 до 17 часов. В приложении Б приведены возможные направления движения автомобилей на перекрестке. В приложении В приведен протокол наблюдения интенсивности транспортных и пешеходных потоков на перекрестке улиц Интернациональной и Катунина.

Состав транспортного потока характеризуется соотношением в нем транспортных средств различного типа. В результате подсчета можно вывести процентное соотношение транспортных средств различного типа:

— легковых автомобилей — 89,2%;

— грузовых автомобилей — 7,13%;

— автопоездов — 0,34%;

— автобусов — 3,33%.

Исследование состава транспортного потока показало, что поток относится преимущественно к легковому (более 70% легковых автомобилей).

В таблице 3.1 приведены интенсивности транспортных и пешеходных потоков на перекрестках за час с учетом коэффициента приведения. Смешанный транспортный поток приводится к однородному потоку легковых автомобилей с помощью следующих коэффициентов приведения:

— легковые автомобили — 1;

— грузовые автомобили — 2;

— автобусы — 2,5;

— автопоезда — 3.

Таблица 3.1 — Интенсивность транспортных и пешеходных потоков за час с учетом коэффициента приведения

Суточная интенсивность транспортных и пешеходных потоков по главной и второстепенной дорогам определяется по формуле:

(3.1)

где — интенсивность транспортных и пешеходных потоков в час пик;

— коэффициент неравномерности транспортных потоков, принимается равным 0,1.

Суточная интенсивность транспортных потоков по главной дороге получается

ед/сут.

Суточная интенсивность транспортных потоков по второстепенной дороге получается

ед/сут.

Суточная интенсивность пешеходных потоков по главной дороге получается

пеш/сут.

Суточная интенсивность пешеходных потоков по второстепенной дороге получается

пеш/сут.

3.2 Определение параметров дорожного движения

Выполним расчет параметров движения для первой полосы по формулам 1.1−1.22: максимальное число транспортных средств, проехавших на зеленый сигнал определяем из таблицы В1 приложения В как наибольшее число автомобилей, проехавших на зеленый сигнал светофора по данной полосе из всех замеров (5, 14, 13, 14, 18, 17, 18, 17, 18, 17). В данном случае для первой полосы (n = 18). Из этой же таблицы определяем число автомобилей, пребывающих на красный сигнал (n₁ = 9,3), число и тип транспортных средств, прибывающих в заданном цикле, но вынужденных остаться на второй цикл (n₂ = 1,1), число тип транспортных средств, прибывающих в данном цикле, но вынужденных остановиться в очереди на проезд (= 7,1), средний интервал рассасывания очереди автомобилей t_н = 16,5 с, число перенасыщенных циклов Zn₂ = 10 (все циклы являлись перенасыщенными, т к у всех оставались непроехавшие транспортные средства.

Время цикла и зеленых сигналов определяем по замеренным экспериментальным данным из таблицы Д1 приложения Д — С=70 с, t_z1 = 47 с, t_z2 = 17 с. Интенсивность транспортных потоков определяется из таблицы В2 приложения В.

авт./с;

авт./с;

;

Т к ,

с;

авт./с;

авт./с;

Из таблицы 1.1 определяем значения частных коэффициентов условий К_УН1.3. Для К_УН1: коэффициент сцепления судя по дорожному покрытию очень хороший, ц>0,3следовательно К_УН1=1. Неровности на проезжей части небольшие (20…50 мм), но повторяющиеся, следовательно, К_УН2=1,3. Уклона продольного нет, следовательно, К_УН3=1.

;

авт./с.

Т к ,

авт./с;

;

;

;

;

с;

м;

;

;

;

;

.

Эти данные и результаты для остальных полос внесем в таблицу 3.2

Таблица 3.2— Расчет показателей дорожного движения