Закономерности транспортных потоков населенных пунктов. Скорость движения на городских дорогах.

Для обоснования выбора форм и методов организации дорожного движения и применения для этой цели систем управления необходимо знать закономерности транспортных потоков. ' Процесс движения безрельсового транспорта очень сложен и разнообразен. Это обусловлено множеством факторов: дорожными условиями, количеством и качеством транспортных средств, психологическими качествами и опытом водителя. Эта многогранность условий, в которых протекает процесс движения, придает транспортному потоку вполне определенные свойства и характеристики, главные из которых приводятся ниже.

Жизнедеятельность города, работа предприятий и транспортнообразующих объектов значительно влияют на неравномерность поступления транспорта в уличную сеть в течение даже непродолжительного времени суток, что обуславливает сильные колебания транспортного потока. В этом состоит динамический характер транспортного потока.

Повторимость по времени суток одних и тех же параметров процесса движения, максимальная частота транспортных средств в определенное время показывает стохастический характер транспортных потоков, его вероятностное поведение в определенные часы суток, что делает возможным стабилизацию процессов управления по заранее разработанным программам для каждой ситуации.

Одним из важных свойств транспортного потока в городских условиях является его инерционность, способность изменения его средних параметров (интенсивности, скорости и плотности) во времени и пространстве.

Эти "свойства транспортного потока, совокупность которых характеризует процесс движения, являются результатом взаимосвязанного движения на сети примыкающих к транспортному узлу магистралей. Затор движения на одном участке улицы меняет ритм движения на примыкающих магистралях. Поэтому, рассматривая вопросы организации движения в узле, необходимо рассматривать их в сети улиц, обеспечивающих транспортную-связь. Чем значительнее функции связи, тем более обширно территория и уличная сеть на ней должны быть изучены.

Из сказанного следует, что транспортный поток характеризуется тремя основными параметрами: интенсивностью движения — N (количество транспортных средств, проходящих через определенное сечение дороги в единицу времени), концентрацией — Κτ (количество транспортных средств на единице длины дороги) и скоростью движения потока — v.

Транспортные единицы отличаются друг от друга габаритами массой и динамическими характеристиками. Поэтому при расчетах пропускной способности дороги, определении длительности цикла регулирования светофоров различные типы автомобилей условно приводятся к легковому автомобилю.

Интенсивность и состав потока являются обязательными характеристиками, без которых не решается ни одна задача проектирования систем регулирования, уличной сети и генерального плана города в целом. По составу движения характеризуют скорость транспортного потока.

Для .большего приближения расчетных параметров скорости движения смешанного потока к реальным условиям необходимо пользоваться данными фактических скоростей преобладающего типа транспортных средств в потоке. Насыщение городов различными видами транспорта происходит неравномерно. Более 75% из общего парка составляет легковой транспорт.

В городах транспортные потоки отличаются большой разнородностью по своему составу. В практике очень редко городские улиць используются только для пропуска определенного вида транспорта. Это обстоятельство осложняет расчеты систем координированого управления по принципу «зеленой волны», однако путем варьирования величиной цикла светофора задача координации зеленого сигнала для потока с различными скоростями решается.

Важное значение для практических целей по автоматическому регулированию транспортных потоков имеет также взаимосвязь параметров транспортного потока. Так, детерминированная модель позволяет точно рассчитать, что произойдет при изменении одной из переменных с другой величиной. Стохастическая модель дает возможность рассчитать с определенными вероятностями, что при изменении любой из взаимосвязанных величин остальные величины, характеризующие поведение транспортного потока, могут иметь множество значений. Это одна из наиболее реальных моделей транспортного потока для городских условий.

Одной из наиболее ранних и изученных является теория, основанная на динамической модели транспортного·пοтока, в основу которой положены закономерности движения городского автомобиля.

Дистанция между двумя движущимися друг за другом автомобилями изменяется в зависимости от скорости движения и коэффициента сцепления дорожного покрытия.

Теория динамической модели легла в основу расчета формула пропускной способности одной полосы при непрерывном движении однородного потока автомобилей.

Величина пропускной способности зависит от расстояния между последовательно идущими автомобилями L, которые выбираются водителями не всегда прямо пропорционально скорости движения, и исходя от опыта вождения, состояния динамических качеств автомобиля и коэффициента дорожного сцепления.

Дальнейшее развитие понятия динамической модели получило в теории «следование за лидером», которая предполагает существование психологического воздействия между водителями в транспортном потоке. Согласно этой теории ускорение движения следующего сзади автомобиля пропорционально разности скоростей двух движущихся друг за другом автомобилей. Недостатком этих теорий является то, что в них не учитывается вероятностный характер процесса движения.

Вышеописанные модели транспортного потока относятся к организованному движению, которое можно наблюдать на скоростных магистралях и улицах, изолированных от прочего городского движения.

Для описания поведения насыщенных транспортных ποτοκοι исследователями использованы законы гидравлики, считая, что транспортный поток можно рассматривать как жидкость, текущую по трубам — магистралям, и между интенсивностью и плотностью потока существует зависимость, выраженная известным в гидравлике уравнением неразрывности жидкости. Такая модель транспортного потока получила название гидродинамической. Согласно этой модели можно определить, при какой концентрации транспортного готова интенсивность будет максимальной и при какой концентрации появляется затор в движении.

Каждая из названных моделей отражает одно из состояний транспортных потоков и справедлива только при определенных условиях.

Скорость движения на городских дорогах. Перемещение больших масс людей и грузов со значительными скоростями в пределах сравнительно небольшой территории — это первостепенная задача, выполняемая современным городским транспортом. Решать ее приходится нередко в условиях устаревшей и трудноизменяемой сети городских улиц. Это обстоятельство вызвало необходимость разработки широкого комплекса различных мероприятий, направленных на создание требуемых условий для городского движения.

В настоящее время проблема повышения скоростей движения в городах является одной из важных задач градостроителей и специалистов, занимающихся организацией городского движения.

Она решается за счет осуществления инженерно-планировочных мероприятий и введения рациональных систем организации и регулирования движения, снижающих транспортные задержки.

В самом общем виде пути сообщения крупного города в зависимости от характера могут быть сгруппированы следующим образом:

1. Пути безрельсового транспорта. Уличные: связанные застройкой (собственно улицы); не связанные с застройкой (ropoдские дороги). Внеуличные: наземные (на насыпи или в выемке); подземные (в тоннеле); надземные (на эстакаде).

2. Пути рельсового транспорта. Уличные: на полотне в общем уровне; на обособленном полотне. Внеуличные: наземные (в насыпи или в выемке); подземные (в тоннелях); надземные (в эстакаде или на несущей монорельсовой конструкции).

Транспортные линии или магистрали могут быть общегородскими, районными н вылетнымн,. связывающими город с пригородной зоной и внешней сетью. В зависимости от класса улиц и путей сообщения регламентируются и скорости движения на них.

«Специализация» магистральных улиц обусловлена требованиями организации движения. Транспортный поток, состоящий из экипажей примерно одного типа, двигающихся в одном направлении и с одной скоростью, будет передвигаться более плавно, с меньшим количеством помех и значительно быстрее, чем поток, состоящий из разнородных транспортных средств, обладающих различными динамическими характеристиками и двигающимися во встречных направлениях. Поэтому можно считать вполне закономерным выявившуюся тенденцию к специализации уличных магистралей по направлению движения, по видам транспорта и скорости. Такая специализация может значительно повысить общую пропускную способность всей системы городских путей сообщения. Современный крупный город является, как правило, узлом автомобильных дорог с интенсивными транспортными потоками. Часть таких потоков заканчивается в городе, другая же — проходит через город как через промежуточный пункт.

Проведенные исследования показали, что чем крупнее город, тем большая часть транспортного потока заканчивается в нем.

Для крупных городов с населением свыше 500 тыс. жителей процент транзитных автомобилей невелик и составляет всего 5—14% от всего потока.

Транзитный поток автомобилей заметно стесняет городское движение на участках магистралей, пролегающих через крупные населенные пункты, и приводит к снижению скоростей движения. Это усугубляется еще тем, что транзитное движение характеризуется обычно более высокой скоростью, чем местное, и к тому же междугородные грузовые перевозки часто осуществляются с применением автопоездов. Ввод такого транспортного потока на уличные магистрали значительно усложняет организацию городского движения.

Наиболее радикальной мерой увеличения пропускной способности транспортного узла и скорости движения на пересекающихся магистралях, а также повышения степени безопасности движения является разделение уровней пересекающихся транспортных потоков. Однако значительная сложность и высокая стоимость подобных сооружений ограничивает их применение лишь узлами с интенсивной транспортной нагрузкой, когда исчерпаны более простые и дешевые меры по улучшению условий движения.

Организация движения транспорта в разных уровнях— задача конкретная для каждого отдельно взятого узла и зависит множества различных факторов (наличия свободной площади, степени развития и состояния подземного хозяйства, грунтовых гидрогеологических условий, характера окружающей застройки, условий рельефа и т. д.). Однако во всех случаях фактором, имеющим решающее значение, нужно считать размеры движения на пересекающихся направлениях.

В крупных городах пересечение транспортных потоков большой мощности в одном уровне приводит к значительным задержкам транспорта, а следовательно, и к снижению скоростей и экономическим потерям.

Улицы старых городов по своим геометрическим параметрам и эксплуатационным показателям (ширине проезжей части, расстоянию между пересечениями, радиусам закруглений), разнородном составу транспортного потока, наличию пешеходов и т. д. не сооответствуют высоким динамическим качествам современного транспорта, что вынуждает принимать специальные меры по ограничению скоростей движения транспорта.