Расчет пропускной способности дороги и коэффициента загрузки движения.

Важнейшим критерием, характеризующим функционирование путей сообщения, является их пропускная способность. В теории проектирования автомобильных дорог и трудах по организации движения широко применяется термин «пропускная способность дороги».

Простейшее определение понятия пропускной способности дороги сводится к тому, что под этой величиной, понимают максимально возможное количество автомобилей, которое может пройти через сечение дороги за единицу времени.

Однако необходимо отметить, что, рассматривая движение автомобилей и оценивая пределы возможной интенсивности потока, мы характеризуем по существу не дорогу, а комплекс ВАДС. Это объясняется тем, что характеристики транспортных средств и управляющего звена – водителя могут оказывать не меньшее влияние на пропускную способность, чем параметры дороги. Так, если полностью заменить человека – водителя автоматической системой управления, то пропускная способность может быть увеличена в 3-4 раза. Большое влияние на пропускную способность может оказывать состояние среды движения (метеорологические условия).

Учитывая основные цели организации дорожного движения (скорость, безопасность), понятие пропускной способности должно быть дополнено соответствующими условиями и рассматриваться не в одном сечении, а на протяжении заданного участка пути сообщения. Пропускной способностью дороги является максимальное число автомобилей, которое может пройти по отрезку дороги в течение определенного отрезка времени при обеспечении заданной скорости и безопасности движения.

Различают следующие виды пропускной способности участков дороги: теоретическую (нормативную), расчетную и практическую.

Практическая пропускная способность представляет собой максимальное количество автомобилей, которое пропускает участок автодороги с определенными дорожными условиями в единицу времени. Определяется из следующего выражения:

Где:

P_max–максимальная практическая пропускная способность эталонного участка автодороги;

n – количество типов автомобилей в составе транспортного потока;

K_npi – коэффициент приведения автомобиля к легковому автомобилю;

Y_i –доля автомобилей i – го типа в составе транспортного потока;

В_итог–итоговый коэффициент снижения пропускной способности. Определяется как произведение частных коэффициентов В_i:

Где:

B_i –частные коэффициенты снижения пропускной способности. Значения коэффициентов приведены в таблице №.6

Максимальную практическую пропускную способность определим по следующей формуле:

Где:

n–общее число полос движения на автодороге;

P_j–пропускная способность j й полосы движения, которая может быть определена из таблицы №7.

Таблица №6-Значение коэффициентов приведения.

Тип транспортного средства	коэффициент приведения
Легковые автомобили Мотоцикл с коляской Мотоциклы и мопеды	0,75 0,5
Грузовые автомобили грузоподъемностью, т свыше 14	1,5 2,5 3,5
Автопоезда грузоподъемностью, т свыше 30	3,5

Таблица №7-Пропускная способность одной полосы движения автодороги

Категория дороги	Пропускная способность одной полосы движения, авт./ч, при рельефе местности
равнинном	пересеченном	горном
I, II III IV V

Например: если проезжая часть относится к II категории а/д. и имеет 3 полосы для движения.

Р_max³ =1200+1200+1200=3600 авт./ч

Для двухполосных участков дорог:

Р_max²=2×1200=2400 авт./ч

Итоговый поправочный коэффициент В_итог для расчета практической пропускной способности участка автодороги с конкретными дорожными условиями в единицу времени можно определить по методу д.т.н. В.В. Сильянова.

Значение В_итог равно произведению частных коэффициентов b₁, b₂,…, b₁₃ которые снижают пропускную способность автодороги за счет влияния неблагоприятных дорожных условий. Значения коэффициентов b приведены в таблице №8.

Одним из основных эксплуатационных параметров действующей автодороги является уровень ее загрузки, который характеризуется коэффициентом загрузки, определенным из следующей зависимости:

Z = N_r ¤ R

Где:

N_r–расчетная интенсивность движения на автодороге, авт./сут;

N_r= 0,076×N;

Таблица № 8. Значения поправочных коэффициентов В.В. Сильянова

Ширина полосы движения, м	3,75	3,5	3,0
b1	1,0	0,97	0,85
Расстояние от кромки проезжей части до препятствия на обочине, м	2,5	2,0	1,5	1,0	0,5
b2	1,0	0,99	0,95	0,9	0,83	0,78
Количество автопоездов в составе транспортного потока, %
(при 20% легковых и средних грузовых автомобилей) b3	0,98	0,93	0,87	0,78
Продольный уклон, %
(при длине подъема до 500 м и 10% автопоездов в составе транспортного потока) b4	0,92	0,91	0,83	0,75	0,64
Расстояние видимости, м		50-100	150-250	250-300
b5	0,68	0,73	0,90	0,98
Радиус кривой в плане, м	>600	450-200	<100
b6	1,0	0,96	0,85
Скорость, ограничиваемая знаками, и в населенных пунктах, км/ч
b7 и b13	1>0	0,98	0,88	0,76	0,44
Доля автомобилей поворачивающих налево, %, на пересечении в одном уровне при ширине проезжей части 7м
на пересечениях: b8
необорудованных с островками	0,94	0,82	0,70	0,57	0,47
0,98	0,96	0,91	0,84	0,84
с островками и переходно-скоростными полосами	1,0	1,0	1,0	1,0	0,95
Тип обочин	Укрепленная щебнем	С дерновым покрытием	грунтовые
b9	0,99	0,95	0,90
Тип покрытия	с шероховатой поверхностной обработкой	гладкое асфальтобетонное или цементно-бетонное	Булыжная мостовая
b10	1,0	0,87	0,42
Участки около автобусных остановок и площадок отдыха	В стороне от дороги	На уширении проезжей части
b11	1,0	0,64
Наличие разметки	осевая	Дополнительная полоса на подъемы
b12	1,02	1,30-1,50

Для оценки пропускной способности автодорог и выявления участков возможных заторов строят линейные графики пропускной способности. Анализ таких графиков позволяет разработать комплекс мер по повышению пропускной способности на отдельных участках (уширение земляного полотна и его проезжей части, нанесение разметок, установка знаков и т.д.). Построение графика начинается с вычерчивания плана и продольного профиля заданного участка автодороги с выделением на них все элементов, определяющих дорожные условия и влияющих на пропускную способность (кривые в плане и в продольном профиле, продольные уклоны, мосты и путепроводы, пересечения дорог, населенные пункты и т.д.).

Следует определить места с недостаточной видимостью и определить ее фактическую величину (м), ширину проезжей части и обочины (м), значения интенсивности движения на всех участках (авт./ч) и долю тяжелых автопоездов. Проанализировать план и профиль дороги автодороги по каждому из показателей, определив при этом зоны влияния отдельных элементов дороги по таблице №9

Всю протяженность автодороги разобьем на отдельные участки, в пределах которых сохраняются значения частных коэффициентов, снижающих пропускную способность. Для всех этих однородных участков вычислим пропускную способность и коэффициент загрузки автодороги движением, значение которого рекомендуется оставлять при расчетах в пределах 0,2–0,65 при новом строительстве и 0,5–0,75 при реконструкции существующих автодорог.

Для количественной оценки качественного состояния транспортных потоков и условий труда водителей, которые сильно зависят от многих дорожных факторов, используют кроме таких показателей как коэффициент загрузки движением, коэффициент скорости движения, коэффициент насыщения движением, уровень удобства движения.

Таблица №9-Влияние элементов дороги и окружающей обстановки на пропускную способность.

Элементы дорог и окружающей обстановки	Протяженность зоны влияния, м
Населенные пункты Участки подъемов длинной до 200 м Участки подъемов длинной более 200 м Кривые в плане радиусом более 600 м Кривые в плане радиусом менее 600 м Участки с видимостью менее 100 м Участки с видимостью 100 – 350 м Участки с видимостью 350 – 600 м Пересечения в одном уровне

В России различают четыре уровня удобств:

А–коэффициент загрузки Z £ 0,2. Водители и пассажиры не испытывают неудобств при движении. Транспортный поток при уровне удобств А называют свободным;

Б–коэффициент загрузки 0,2 £ Z £ 0,45. Водители и пассажиры не испытывают неудобств при движении. Транспортный поток при уровне движения Б называют устойчивым;

В–коэффициент загрузки 0,45£ Z £ 0,7. Снижаются скорости движения, растет эмоциональная напряженность водителей, достигая наивысшего уровня. Водители и пассажиры испытывают неудобства. Транспортный поток при уровне удобств В называют неустойчивым;

Г,Д–коэффициент загрузки 0,7£ Z £ 1,0. Состояние потока близко к затору. Эмоциональное напряжение водителя растет вследствие низких скоростей движения. Водители и пассажиры испытывают наибольшие неудобства. Транспортный поток называют плотным (насыщенным).

Максимально допустимое значение коэффициента загрузки составляет Z=0,7–0,85, оптимальное значение Z=0,5–0,65.

Завершающим этапом оценки пропускной способности автодороги является построение графика пропускной способности и коэффициента загрузки движением представлен на рисунке 10.

Для двухполосной автодороги в местах переезда через «Кавказскую железную дорогу» на двух уровнях.

Уровень загрузки определим по формуле:

Где:

Nr–расчетная интенсивность движения на автодороге, авт./ч,

Nr = 0,076·N

N–среднегодовая суточная интенсивность движения на автодороге, авт./сут.

График пропускной способности в целом позволяет сделать вывод о том, что уровень загрузки в определенных местах находится в предельном состоянии и дальнейшее увеличении интенсивности движения на этой дороге превысят критические значения, вызывая увеличение аварийности. Это позволит обосновать проекты по расширению или увеличению полос движения; строительству дублирующих дорог для перенаправлении потоков движения.

Рисунок 9. График пропускной способности и коэффициента загрузки движения (образец).