Принципы формирования городской транспортной системы

Комплексное развитие городов обеспечивается на основе ге­неральных планов, разрабатываемых на перспективу 25-30 лет. В городах с населением свыше 250 тыс. жителей разрабатываются комплексные транспортные схемы, в которых предусматриваются основные направления и очередность внедрения мероприятий по развитию городской транспортной системы.

Городская транспортная система включает в себя: 1) сеть улиц и дорог, предназначенных для связей отдельных районов города; 2) го­родской транспорт, осуществляющий перевозки пассажиров и гру­зов в пределах города; 3) транспортные предприятия, организую­щие работу городского транспорта. Чем больше город, тем сложнее городская транспортная система. При создании транспортной сис­темы приходится решать комплекс технико-экономических задач, в состав которого входит: 1) формирование рациональной у лично-дорожной сети; 2) определение объемов пассажирских и грузовых перевозок; 3) разработка маршрутной системы; 4) выбор видов транспорта; 5) определение состава и количества подвижного со­става; 6) организация движения транспорта и др.

Для городских условий существуют общие принципы форми­рования рациональной транспортной системы, из которых важней­шими являются пространственный н временной. В хорошо органи­зованной транспортной системе затраты времени на обмен грузами и пассажирами между отдельными пунктами города должны быть минимальны. Поэтому во всех случаях при проектировании транс­портных систем должен соблюдаться принцип наиболее коротких путей сообщения на важных направлениях пассажиро- и грузопо­токов. Такие направления, как правило, связывают жилые районы с промышленными предприятиями, транспортными узлами, общест­венными центрами, зонами отдыха, культурными и спортивными объектами. Взаимное расположение этих объектов в значительной степени определяет конфигурацию улично-дорожной сети города. В последней выделяются магистральные улицы, составляющие ос-

нову планировочной структуры города. Характер и структура горо­да влияет на прямолинейность поездок и, следовательно, определя­ет затраты времени на передвижение, объем потребления финансо­вых, материальных и трудовых ресурсов на перевозки. Поэтому при проектировании транспортной системы следует стремиться к минимизации этих .затрат.

Для формирования оптимальных транспортных связей между объектами города необходимо учитывать следующие факторы:

1) численность, состав и транспортную подвижность населения;

2) состав и функциональное назначение градообразующей базы;

3) существующую застройку и улично-дорожную сеть; 4) зониро­
вание городской территории и взаимное расположение объектов
массового тяготения населения; 5) рельеф и географические объек­
ты на территории города; 6) взаимное расположение объектов мас­
сового тяготения населения и другие факторы.

Самой общей характеристикой города является численность населения. Малые и средние города составляют около 85% от об­щего их числа. Однако в них транспортные проблемы стоят не так остро, как в крупных городах. Это связано с тем, что рост городов сопровождается увеличением занимаемой территории, удлинением путей сообщения и плотности населения. Одновременно возрастает транспортная подвижность населения и происходит насыщение уличной сети средствами передвижения, что снижает безопасность движения и пропускную способность улиц. В результате уменьша­ется средняя скорость движения и увеличивается время передвиже­ния населения.

Каждый город имеет свою градообразующую базу - совокуп­ность предприятий, организаций и учреждений, выполняющих обще­ственно необходимые функции. В частности, города могут выполнять функции политико-административных, промышленных, транспорт­ных, торговых, рекреационных и культурных центров. Преобладание тех или иных функций в структуре градообразующей базы определя­ет характер развития города, специфику пассажиропотоков и требо­вания, предъявляемые к городскому транспорту. Так, например, в промышленных центрах преобладает трудовая корреспонденция на­селения между жилыми районами и промышленными зонами. В транспортных узлах преобладают связи между жилыми районами, вокзалами (пунктами внешнего транспорта) и торгово-складскими зонами. В политико-административных центрах наиболее оживлен-

ными являются связи между жилыми районами и общегородским ад­министративным центром. В центрах туризма и отдыха - это связи между вокзалами, гостиницами и местами массового отдыха. Поэто­му наличие многофункциональной градообразующей базы значи­тельно усложняет транспортную систему города.

Современная градообразующая концепция предусматривает функциональное зонирование территории города с выделением 6 ос­новных зон: жилой, промышленной, внешнего транспорта, общего­родской и районные центры, культурно-бытового обслуживания и отдыха населения. Реализация этой концепции требует огромных капитальных вложений в связи с освоением новых территорий, раз­витием инженерных сетей и строительством дорог. Резко возрастает и роль транспорта как для пассажиров, так и грузов.

Взаимное расположение функциональных зон определяет пла­нировочную структуру города и начертание транспортной сети города. Характер планировочной структуры города оказывает влияние на количество пассажиров, среднюю дальность, прямоли­нейность, время поездок и объемов работы пассажирского транс­порта. Например, при изолированном размещении жилых и про­мышленных зон транспортная сеть будет направлена на их соеди­нение. При этом средняя дальность поездок и объем работ пасса­жирского транспорта будет значительно больше, чем при размеще­нии промышленных предприятий вблизи жилых зон.

На формирование транспортной сети большое влияние оказы­вает и наличие старой застройки. В старом городе капитальная за­стройка закрепляет исторически сложившуюся уличную сеть, кото­рая, как правило, не отвечает современным транспортным требова­ниям. В этом случае улучшение транспортной сети может потребо­вать значительных капитальных затрат.

Географические объекты в виде рек, гор, водоемов и оврагов представляют собой как бы естественные линии ограничения раз­вития города, а значит, и транспортной сети. Как правило, основное развитие города идет вдоль преград. Возможное пересечение этих преград транспортной сетью связано со значительными затратами на строительство мостов, путепроводов, туннелей и других инже­нерных сооружений.

Пути и объекты внешнего транспорта оказывают на транс­портную сеть двоякое влияние: во-первых, они являются естест­венными препятствиями для развития, так как их пересечение тре-

бует дополнительных затрат на строительство специальных инже­нерных сооружений, а во-вторых, объекты внешнего транспорта являются пассажирообразующими или поглощающими пунктами, следовательно, они могут использоваться для перемещения пасса­жирских потоков как в черте города, так и за его границами.

Таким образом, при проектировании транспортной системы города необходимо учитывать весь комплекс факторов, оказываю­щих влияние на формирование рациональной транспортной сети, объемов пассажирских и грузовых перевозок, выбор видов транс­порта, организацию маршрутов и движения городского транспорта.

1.3. Схемы транспортных сетей

Улицы и дороги образуют на плане города сеть наземных пу­тей сообщения. По очертаниям ее можно отнести с определенными допущениями к одной из следующих принципиальных схем улич-но-дорожной сети: 1) свободной, не содержащей четкого геометри­ческого рисунка; 2) прямоугольной; 3) прямоугольно-диагональ­ной; 4) лучевой; 5) радиально-кольцевой.

Приспособленность уличной сети к требованиям современно­го городского движения оценивается коэффициентом непрямоли­нейности - отношением действительной длины пути (L_д) между двумя точками к длине воздушной линии (L_в) между ними:

Чем ближе этот коэффициент к единице, тем лучше проект транспортной сети. Рассмотрим основные схемы улнчно-дорожной сети.

1. Свободные схемы, не содержащие четкого геометрического рисунка, характерны для старых городов. Вся транспортная сеть этих городов состоит из узких кривых улиц с переменной шириной проезжей части, нередко исключающей движение современных транспортных средств. Реконструкция такой сети требует значи­тельных средств и связана с перемещением или разрушением суще­ствующей застройки. Для современных городов такая схема не­применима и может быть оставлена только в исторической, мемо­риальной части города.

родскои улично-дорожной сети определяется как отношение протя­женности магистральных улиц (Lс) к площади района или города (Fc):

2. Прямоугольная схема распространена очень широко и ха­-
рактерна для молодых городов или старых, но построенных по еди­
ному плану. Достоинством этой схемы является равномерное рас­-
пределение транспортных потоков по территории города. Недос­-
татком этой схемы является, во-первых, большое число пересече­
ний, что увеличивает транспортные потери, и, во-вторых, большой
пробег транспортных средств при необходимости перемещения, не
совпадающею с направлением улиц. Коэффициент непрямолиней­
ности этой схемы имеет наибольшее значение 1,4-1,5.

3. Прямоугольна-диагональная схема развивает предыдущую
схему за счет включения диагональных и хордовых улиц, проклады­-
ваемых по наиболее загруженным направлениям. Коэффициент не-
прямолинейности для таких схем составляет 1,2-1,3. Эти схемы не­-
сколько улучшают транспортную характеристику сечи, но создают
новые проблемы в виде сложных пересечений трех, четырех, пяти и
шести улиц. При малой интенсивности движения (до 1500 авт./ч)
для развязки таких пересечений применяют кольцевую схему, при
высокой - транспортные развязки в нескольких уровнях, что требу­-
ет дополнительных затрат.

4. Лучевая схема, как и свободная, характерна для некоторых
старых городов, возникших на пересечении нескольких дорог. Та­
кая схема обеспечивает хорошую связь периферийных районов с
центром, но затрудняет их взаимосвязи между собой. Коэффициент
непрямолинейности такой схемы составляет 1,3-1,4.

5. Радиально-кольцевая схема уличной сети характерна для
современных крупных городов. Она обеспечивает достаточно
удобную связь периферийных районов как с центром, так и между
собой. При этом не обязательно иметь полностью замкнутые коль­-
цевые магистрали. Важно обеспечить перемещение от одной ради­-
альной магистрали к другой по кратчайшему направлению. По та­-
ким направлениям могут прокладываться отдельные хорды. Недос­-
татком данной схемы является недостаточная загруженность коль­
цевых магистралей по сравнению с радиальными. Радиально-
кольцевая схема уличной сети имеет наименьший коэффициент не-
прямолинейности 1,05-1,1.

Основные перевозки пассажиров и грузов в городах осуществ­ляются по магистральным улицам. Именно эти улицы определяют конфигурацию и плотность транспортной сети города. Плотность го-

Число и протяженность магистральных улиц зависит от вели­чины и уровня автомобилизации города. Для отечественных горо­дов этот уровень составляет 180-220 автомобилей на 1000 жителей. Для такого уровня автомобилизации плотность улично-дорожной сети должна быть 2,2-2,4 км/км². Этот показатель изменяется по районам города, так, в центральной части он может быть увеличен до 3,5-4,5, в жилых уменьшен до 2,0-2,5, в промышленных до 1,5-2,0, в зонах отдыха 0,5-1 км/км².

Плотность местной уличной сети на межмагистральных тер­риториях может составлять 1,5-2 км/км². При проектировании транспортной сети следует учитывать и время, затрачиваемое на пешеходное перемещение, и ожидание транспортных средств на остановках. Если транспортная сеть будет разряженной, тогда увеличивается время на пешеходные подходы, но время ожидания транспортных средств на остановках будет меньше. В результате сокращается и общее время передвижения. При плотной сети эти затраты времени, как правило, больше.

Таким образом, планировочная структура города, основу ко­торой составляют магистральные улицы, влияет на прямолиней­ность поездок, время передвижения пассажиров и, следовательно, объем потребления других ресурсов, затрачиваемых на перевозки.

Вопросы к главе 1

1. Когда возникает потребность в транспорте?

2. Как производится транспортная классификация городов?

3. Назовите основные принципы формирования городской транспорт-­
ной системы.

4. Что входит в городскую транспортную систему?

5. Какие функциональные зоны выделяют на территории города?

6. Как влияют на транспортную сеть наличие старой застройки, гео­-
графических объектов, пути и объекты внешнего транспорта?

7. Какие существуют схемы транспортных сетей?

8. Какие показатели характеризуют схемы уличной сети города?

Глава 2

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ УЛИЧНОЙ СЕТИ ГОРОДА

Тогда пропускная способность

2.1. Пропускная способность полосы движениягородской магистрали

Важнейшим показателем, характеризующим эксплуатационные качества транспортной системы города, является ее пропускная спо­собность. Под пропускной способностью улиц понимают макси­мальное число автомобилей, которые могут пройти по ней в едини­цу времени при обеспечении заданной скорости и безопасности движения. В реальных условиях пропускная способность улицы оп­ределяется наименьшей пропускной способностью одного из ее уча­стков или сечений, например, пересечений, сужений, мостов и др.

Основными характеристиками транспортного потока являются скорость (Т, км/ч) и плотность движения (Д, авт./км), измеряемая числом автомобилей на 1 км. Наибольшее значение плотности по­тока (Д_мах) достигается при заторах движения и может быть опре­делено эмпирически:

где П_л - доля легковых автомобилей в потоке, %.

Плотность транспортного потока, скорость и интенсивность движения (И, авт./ч) связаны зависимостью:

При Д = Д_тал достигается предельная интенсивность движе­ния, которая и принимается за пропускную способность. Обычно пропускную способность рассчитывают с учетом динамического габарита - минимальной дистанции (L_min, м) между автомобилями, гарантирующей своевременную остановку автомобиля при внезап­ной остановке впереди идущего. При известной скорости движения временной интервал между автомобилями

Здесь ST1, ST2 - остановочный путь соответственно: 1-го автомобиля

2-го автомобиля

При определении временного интервала используют следую­щую зависимость:

где t_p - время реакции 2-го водителя, с;

К_Э1 и К_Э2 - коэффициенты эксплуатационного состояния 1 -го и 2-го автомобилей;

φ - коэффициент продольного сцепления шин с дорожным покрытием, равный отношению силы, их удерживающей, к массе тела (табл. 2.1.);

i - продольный уклон дороги, измеряемый в % и равный тан­генсу угла наклона продольного профиля дороги (при спуске знак «-», при подъеме «+»);

G - ускорение свободного падения.

Таким образом, при одинаковых дорожных условиях и техни­ческом состоянии автомобилей ∆t_min = t_p. Тогда пропускная способ­ность с позиции безопасности движения: N = 3600/t_p. Расчетное значение времени реакции рекомендуется выбирать с учетом 85%

обеспеченности. С учетом этого в табл. 2.2. приведены данные, ха­рактеризующие пропускную способность одной полосы движения с учетом психофизиологических возможностей водителя.

Таблица 2.1Значения коэффициента сцепления φ

Покрытие	Состояние покрытия
Чистое сухое	Чистое влажное	Грязное мокрое	Гололед
Асфальтобетон Цементобетон	0,5-0,8 0,5	0,3-0,6 0,3-0,4	0,1-0,25 0,1-0,25	0,05-0,1 0,05-0,1

Таблица 2.2

Пропускная способность одной полосы движения*

Характеристикадороги	Скорость движе­ния, км/ч	Продолжительность работы	Время реакции, с	Пропускная способность, авт./ч
Скоростная   Автомобильная     Городская маги­стральная непре­рывного движе­ния	70-120   60-80   50-65	Длительная Кратковременная Длительная Кратковременная Длительная Кратковременная	3,5 3,0 3,2 2,0 3,0 1,6	1000 1600 1100 1800 1200 2200

*φ = 0,6; i = 0

Пропускная способность полосы движения зависит от состава транспортного потока. При расчетах весь поток приводят к одному составу - легковому автомобилю. Коэффициенты приведения озна­чают кратность увеличения пропускной способности полосы дви­жения при 'замене реальных автомобилей на условные. Эти коэф­фициенты имеют следующие значения: легковые автомобили - 1,0; автобусы - 2,5; троллейбусы - 3,0; сочлененные автобусы и трол­лейбусы - 4,0; грузовые автомобили в зависимости от массы - от 2 до 3,5; автопоезда - от 4 до 8. Следовательно, при увеличении в со-

ставе потока доли грузовых автомооилей предельная пропускная способность снижается.

Расстояние, занимаемое транспортным средством на полосе движения при его перемещении, можно определить по выражению

где S₃ - расстояние безопасности между остановившимися авто­мобилями, S₃ ⁼ 2... 3 м;

S₄ - длина транспортного средства, S₄ = 4... 15 м.

Тогда пропускную способность полосы движения можно представить в следующем виде:

Исходя из условия dN/dV = 0, можно определить оптималь­ную скорость движения транспортного потока:

Здесь С = K_Э/ 2g(φ±i) - коэффициент торможения, учиты­вающий техническое состояние автомобиля и дорожные условия.

Если построить зависимость N = f(V), тогда становится ясно, что движение возможно только в области, ограниченной графиком и осью абсцисс. Высшей точке этого графика соответствует макси­мальная пропускная способность и оптимальная скорость движе­ния. Эта скорость измеряется в пределах от 20 до 50 км/ч в зависи­мости от состава транспортного потока, эксплуатационного состоя­ния и дорожных условий.

По мере приближения интенсивности к предельной пропуск­ной способности не только снижается скорость движения, но и на­рушается стабильность этого процесса, вплоть до полной остановки (затора). В предельной пропускной способности продолжитель­ность непрерывного движения составляет 10—15 мин, а продолжи­тельность затора может превышать 50% всего времени существо­вания такой загрузки улицы. Поэтому в качестве расчетного выби-

рается тот режим движения, который обеспечивает при длительной загрузке стабильность плотности и скорости движения. Так, напри­мер, при пересечениях улиц в одном уровне пропускная способ­ность одной полосы движения составляет не более 600 легковых автомобилей в час, на магистральных улицах непрерывного движе­ния 1000-1200 авт./ч.