Определение экономической эффективности увеличения радиуса кривой в плане

Цель задания: изучить методику и выполнить технико-экономические расчеты по обоснованию эффективности увеличения радиуса кривой в плане.

Исходные данные

1 На участке автодороги II категории имеется кривая радиусом 200 м и длиной 200 м.

2 При реконструкции дороги предусматривается увеличить радиус кривой до величины 1050 м, при этом величина угла поворота равна 9о.

3 Интенсивность движения на участке дороги в год реконструкции равна 2930 авт/сут, ежегодный ее прирост расчетного срока эксплуатации Т = 20 лет 2,2%.

4 Ширина проезжей части дороги равна 7,5 м.

5 Капитальные затраты в реконструкцию дороги составляют 300 000 эквивалентных денежных единиц (э. д. е.) на 1 км.

Теоретические основы выполнения задания

Критическая (максимально допустимая) скорость криволинейного движения автомобиля по заносу

(1.1)

где g — ускорение силы тяжести; R — радиус траектории движения; - поперечный коэффициент сцепления шин с дорогой.

Критическая скорость криволинейного движения по опрокидыванию

(1.2)

где B — колея транспортного средства; h — высота центра масс;

— коэффициент поперечной устойчивости.

Увеличение радиуса кривой в плане требует дополнительных капитальных затрат

(1.3)

где — затраты на реконструкцию одного километра автомобильной дороги; - длина реконструированного участка дороги.

Протяженность участка автомобильной дороги, который подлежит реконструкции

(1.4)

где — угол поворота автомобильной дороги, град.

Ежегодные потери от дорожно-транспортных происшествий при существующих условиях движения

(1.5)

где — среднесуточная интенсивность движения транспортных средств в t-м году; - протяженность прямых участков дороги, по которым необходимо учитывать затраты ();

— расходные ставки потерь от ДТП, соответственно, на прямых участках дороги и на кривых в зависимости от года расчетного периода,

[1].

Расходная ставка потерь от ДТП в каждом последующем году

(1.6)

где — расходная ставка потерь от ДТП в предыдущем году; - приращение расходной ставки в каждом году расчетного периода.

Ежегодные потери от ДТП после проведения реконструктивных мероприятий на автодороге

. (1.7)

Среднесуточная интенсивность движения автомобилей в каждом году расчетного периода рассчитывается следующим образом

(1.8)

где — среднесуточная интенсивность движения автомобилей в исходном году; g — прирост интенсивности движения автомобилей за каждый t-й год расчетного периода.

Ежегодные потери от ДТП приводятся к исходному году с использованием следующей зависимости

(1.9)

где — коэффициент приведения затрат к исходному году; Е — норматив приведения разновременных затрат, Е=0,08 [1]; t — число лет, отделяющее год осуществления затрат от базового года, к которому приводятся все затраты.

За счет снижения возможных потерь от ДТП экономический эффект от увеличения радиуса кривой в плане

(1.10)

где — соответственно, приведенные затраты при существующих условиях движения автомобилей и после проведения реконструктивных мероприятий.

Коэффициент эффективности и срок окупаемости капитальных вложений

(1.11)

В случае, если увеличение радиуса кривой будет эффективно. Безопасность движения оценивается коэффициентом безопасности:

(1.12)

где — соответственно, скорость криволинейного движения и на прямом горизонтальном отрезке дороги.

Выполнение работы:

Протяженность имеющегося участка кривой (формула (1.4)):

l’kp=3.14· 0,200·12/180=0,042 м.

Протяженность участка автодороги, который подлежит реконструкции:

lkp=3.14· 0,900·9/180=0,188 м.

Протяженность прямых участков автодороги, по которым необходимо учитывать затраты:

lnp=0,188- 0,042 = 0,146 м.

Среднесуточная интенсивность на следующий год (формула (1.8)):

N1=2930· (1+0.022)1=2994,5 авт/сут.

Расходная ставка потерь на следующий год (формула 1.6):

=0,003+0,7=0,307 э.д.е./авт· км

Расходная ставка потерь на следующий год для нереконструиромого участка (формула 1.6):

=0,0175+0,36=0,1 786 э.д.е./авт· км

Расходная ставка потерь на следующий год для реконструиромого участка (формула 1.6):

=0,243+0,5=0,248 э.д.е./авт· км Потери от ДТП при сохранении условий на следующий год (формула (1.5)):

С1=365· 2994,5·(0,146·0.307+0,042·0,1 786)=1309,8 э.д.е.· км.

Приведенные потери от ДТП при сохранении условий на следующий год (формула (1.9)):

С1пр=1309,8/(1+0,08)1=1212,7 э.д.е.· км.

Потери от ДТП после реконструкции на следующий год (формула (1.7)):

С1рек=365· 2994,5·0,188·0,248=509,6 э.д.е.· км.

Приведенные потери от ДТП после реконструкции на следующий год (формула (1.9)):

С1пррек=509,6/(1+0,08)1=471,8 э.д.е.· км.

Результаты остальных расчетов сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 — Расчет параметров на исходной и реконструированной модели

Экономическая эффективность от увеличения радиуса кривой (по формуле (1.10)):

Э = 18 807,7 — 7273,5= 11 534,2 э.д.е.· км

Капвложения на увеличение радиуса (по формуле (1.3)):

К=300 000· 0,188 = 56 400 э.д.е.

Коэффициент эффективности капвложений (по формуле (1.11)):

Еф=11 534,2/56 400 = 0,205

Срок окупаемости (формула (1.11)):

Ток=56 400 /11 534,2= 4,89 г.

Критическая скорость по условиям заноса до реконструкции (формула (1.1)):

Критическая скорость по условиям заноса после реконструкции (формула (1.1)):

Критическая скорость по условиям опрокидывания до реконструкции (формула (1.2)):

Критическая скорость по условиям опрокидывания после реконструкции (формула (1.2)):

Коэффициент безопасности движения до реконструкции (формула (1.12)):

Кб=45,9/90=0,51

Коэффициент безопасности движения после реконструкции (формула (1.12)):

Кб=97,2/90=1,08

Экономическая эффективность увеличения радиуса кривой с 200 м до 900 м составляет 11 534,2 э.д.е., коэффициент эффективности больше 0,12 (0,205) и нормативный срок окупаемости меньше 8 лет (4,89 г.), следовательно, увеличение радиуса кривой эффективно. Коэффициент безопасности движения до и после реконструкции составил соответственно: 0,51 и 1,08.

Исследование неравномерности транспортных потоков

Цель задания: выявить закономерности транспортных потоков на перекрестке городских улиц.

Исходные данные

Перекресток ул. Машиностроителей и Голодеда города Минска.

Уровень доверительной вероятности статистической выборки — 0,9.

Допустимая абсолютная погрешность учета — 1.

Среднее значение статистического габарита транспортных средств в потоке — 7 м.

Интервал времени, через который фиксируется интенсивность транспортного потока, — 1 мин.

Максимально допустимая скорость движения автомобилей — 50 км/ч.

Суммарное время реакции водителя и срабатывания тормозного привода — 3 с.

Замедление лидирующего и ведомого автомобилей принять соответственно 3 и 2,8 м/с2.

Теоретические основы выполнения задания

Неравномерность интенсивности движения оценивается коэффициентом неравномерности, представляющим собой отношение фактической интенсивности за рассматриваемый период к средней интенсивности за более длительный промежуток времени. (2.1)

Достаточная численность выборки при статистических исследованиях случайной величины

(2.3)

где t — показатель надежности статистической выборки; К — показатель точности учета интенсивности транспортного потока; b, c — коэффициенты.

t = 1,645; t2 = 2,705; b = - 0,0564; с = 0,8252.

Показатель точности учета интенсивности транспортного потока

(2.4)

где — допустимая абсолютная погрешность учета; - значение генерального среднеквадратического отклонения:

(2.5)

где — соответственно, предполагаемое минимальное и максимальное значение интенсивности транспортного потока.

Максимальное значение интенсивности транспортного потока может быть определено в зависимости от предполагаемого минимального интервала движения транспортных средств

(2.6)

где — интервал времени, через который фиксируется интенсивность транс портного потока; D — динамический габарит транспортного средства; - максимально допустимая скорость движения. Динамический габарит:

(2.7)

где — длина автомобиля; d — дистанция безопасности; v — скорость автомобиля (); t — суммарное время реакции водителя и срабатывания тормозного привода;

— замедление, соответственно, лидирующего и ведомого автомобилей.

Приведенная интенсивность транспортного потока

(2.8)

где — фактическая интенсивность определенного типа транспортных средств; - соответствующий коэффициент приведения (для легковых автомобилей — 1; грузовых автомобилей — 2; автобусов — 2,5; автопоездов — 4).

На основе выполненных исследований определяются статистические характеристики приведенной интенсивности транспортного потока

1) математическое ожидание

; (2.9)

2) дисперсия

; (2.10)

3) среднеквадратическое отклонение

; (2.11)

4) коэффициент вариации

. (2.12)

Для того чтобы сгруппировать результаты исследований в статистический ряд, определяют фактический размах вариационного ряда и количество интервалов, на которое его необходимо разделить

. (2.13)

Величина интервала группировки статистических данных

. (2.14)

Полученная величина округляется до ближайшей целой величины кратной размаху вариационного ряда.

Оценка приведенной интенсивности транспортного потока осуществляется по уровню загрузки автомобильной дороги

. (2.15)

Расчетная пропускная способность многополосной городской магистрали

(2.16)

где Р — пропускная способность одной полосы при идеальных условиях движения, принимаем (Р=1800 ед/час); n — число полос; E — коэффициент многополосности;

— коэффициент, учитывающий влияние пересечения, б=0,85.

Выполнение работы:

Динамический габарит транспортного средства (формула (2.7)):

D=7+50· 3/3,6+(50/3,6)2/2·(1/3−½.8)=46,37 м.

Максимальное значение интенсивности транспортного потока (формула (2.6)):

Rmax=(60· 50/3,6)/46,37=18 ед/мин

Rmin=3 ед/мин

Значение генерального среднеквадратического отклонения (формула (2.5)):

д=(18−3)/6=2,5

Показатель точности учета интенсивности транспортного потока (формула (2.4)):

К=½, 5=0,4

Достаточная численность выборки (формула 2.3)):

n=2.705· (1−0.0564·0.4+0.8252·0.16)/0.16=19

Результаты наблюдения интенсивностей приведены в таблице 2.1.

транспортный поток скорость автомобиль безопасность Таблица 2.1 — Результаты наблюдения интенсивностей

Статистические характеристики приведенной интенсивности транспортного потока:

— математическое ожидание (формула (2.9)):

=423,5/19 = 22,29 ед/мин

— дисперсия (формула (2.10)):

DNn=691,66/19 = 36,40

— среднеквадратическое отклонение (формула (2.11)):

дNn== 6,03

— коэффициент вариации (формула (2.12)):

н = 6,03/22,29 = 0,271

Количество интервалов группировки (формула (2.13)):

К=1+3,321· lg (19) = 5

Величина интервала группировки статистических данных (формула (2.14)):

I=(36−13)/5=4,6, принимается 5

Таблица 2.2 — Расчет частот попадания случайной величины в каждый интервал

Гистограмма распределения размера интенсивности представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 — Гистограмма распределения размера интенсивности В общем виде пропускная способность городской магистрали (формула (2.16)):

Рм=1800· 4·0,7·0,85 = 4284 ед/час.

Загрузка автомобильной дороги (формула (2.15)):

Z=60· 22,29/4284=0.312.

Исследование перекрестка показало, что минимальное количество проследовавших за минуту единиц равно 13, а максимальное — 36. Рассчитаны статистические характеристики приведенной интенсивности: мат. ожидание — 22,29, дисперсия — 36,4, среднеквадратическое отклонение — 6,03, коэффициент вариации — 0,271. Пропускная способность магистрали составляет 4284 ед/час, загрузка автодороги составляет 0,312.

Исследование мгновенной скорости движения автомобилей на стационарных постах

Цель задания: выявить величины мгновенной скорости автомобилей различной категории и изучить методы контроля скоростного режима на улицах города.

Исходные данные Участок улицы Машиностроителей города Минска длиной 50 метров.

2 Уровень доверительной вероятности — 0,9.

3 Абсолютная погрешность определения скорости движения автомобилей — 0,5 м/с, среднеквадратическое отклонение скорости движения — 2 м/с.

Теоретические основы выполнения задания Среднее значение мгновенных скоростей (средняя временная скорость) транспортных средств, проследовавших в сечении дороги за определенный период

(3.1)

где — мгновенная скорость i-го автомобиля; n — число транспортных средств, мгновенная скорость которых была замерена.

Средняя пространственная скорость движения определяется как средняя арифметическая скорость транспортных средств на определенном участке дороги в данный момент времени

(3.2)

где S — длина мерного участка; n — число транспортных средств, скорость которых была замерена; ti — время движения i-го транспортного средства.

Выполнение работы: Показатель точности учета интенсивности транспортного потока (формула (2.4)):

К=0,5/2=0,25

Достаточная численность выборки (формула 2.3)):

n=2.705· (1−0.0564·0.25+0.8252·0.252)/0,063=45.

Результаты наблюдения времени проследования мерного участка и определения мгновенных скоростей приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 — Определение мгновенных скоростей и времени прохождения мерного участка

Определим параметры движения легковых автомобилей:

— средняя пространственная скорость (формула (3.2)):

Vs=50· 45/155,2=14,50 м/с

математическое ожидание (формула (2.9)):

=2431,5/(3,6*45)=15,01 м/с

— дисперсия (формула (2.10)):

DNn=338,67/45=7,53

— среднеквадратическое отклонение (формула (2.11)):

дNn==2,74

— коэффициент вариации (формула (2.12)):

н=2,74/15,01=0,183

Результаты расчета характеристик для остальных типов транспортных средств приведены в таблице 3.2

Таблица 3.2 — Расчет характеристик скоростей движения транспортных средств

Вывод

В результате исследований установлено, что ПДД нарушают: 32% водителей легковых автомобилей. В результате расчетов были определены средние значения мгновенных скоростей. Для водителей легковых и грузовых автомобилей, автобусов и автопоездов соответственно: 15,01м/с, 12,70м/с, 10,31м/с и 11,47м/с.

Чижонок В. Д. Организация и безопасность дорожного движения. Гомель, БелГУТ, 2010 г.

Коноплянко В. И. Организация и безопасность дорожного движения. Мн.: Транспорт, 1991. 183 с.

Клинковштейн Г. И. Организация дорожного движения. М.: Транспорт, 1996. 230 с.

Аксенов В.А., Попова Е. П., Дивочкин О. А. Экономическая эффективность рациональной организации дорожного движения. М.: Транспорт, 1987. 128 с.

Сильянов В. В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организации движения. М.: Транспорт, 1977, 303 с.

Вентцель Е С., Овчаров Л. А. Прикладные задачи теории вероятностей. М.: Радио и связь, 1983, 416 с.