Анализ конфликтных точек

Исследования ДТП показали, что наибольшее их число происхо­дит в так называемых конфликтных точках, т. е. в местах, где в одном уровне пересекаются траектории движения транспортных средств или транспортных средств и пешеходов, а также в местах отклонения или слияния (разделения) транспортных потоков (рис. 3.13). Наиболее ча­сто такое взаимодействие участников дорожного движения возникает на пересечениях дорог, где встречаются потоки различных направле­ний (рис. 3.14). Вместе с тем часть конфликтов происходит и на пере­гонах дорог при перестроениях автомобилей в рядах (маневрировании) и при переходе проезжей части пешеходами вне перекрестков. Таким образом, возникает возможность оценивать потенциальную опасность тех или иных участков УДС по числу конфликтных точек. Их анализ позволяет также сравнивать между собой различные вари­анты схем организации движения при камеральной проработке.

В опубликованных отечественных и зарубежных работах приводятся различные подходы к количественной оценке каждой конфликтной точки и их совокупности. Простейшая методика пятибалльной систе­мы оценки узла исходит из того, что точка отклонения оценивается одним условным баллом, слияния – тремя и пересечения – пятью бал­лами. Сложность (условная опасность) любого пересечения:

где n₀, n_c, n_п - число точек соответственно отклонения, слияния и пересечения.

Рис. 3.13. Классификация маневров и их обозначения

Рис. 3.14. Конфликтные точки отклонения (1), слияния (2) и пересечения (3) на пере­крестках с различной конфигурацией:

а – четырехсторонних; б – трехсторон­них; в – с круговым движением

Рассматриваемое на рис. 3.14 пересечение, на котором разрешены все виды маневров, имеет условный показатель сложности 112 баллов. Принято считать узел (перекресток) малой сложности (простым) при m < 40, средней сложности при m = 40÷80, сложным при m = 80÷150 и очень сложным при m > 150.

На реальном нерегулируемом пересечении число конфликтных то­чек определяют с учетом числа полос движения по каждому направле­нию и разрешенных направлений движения, т. е. число конфликтных точек увеличивается с увеличением числа полос. При однорядном движении в каждом из разрешенных направлений на четырехстороннем перекрестке можно выявить 32 конфликтные точки (сложность узла m = 112), на трехстороннем – 9 (m = 27), на перекрестке с круговым движением – 8 (m = 16) (см. рис. 3.14).

Поясним физический смысл возникновения конфликтной точки при маневре отклонения (рис. 3.15, а). Автомобили I и IV движутся в однорядном потоке с присущей потоку установившейся скоростью, что в правой части рисунка характеризуется прямыми I ' и IV ' с постоян­ным наклоном.

Потенциально опасная зона и условная конфликтная точка возни­кают между траекториями движения автомобиля II, поворачивающе­го направо, и автомобиля III, следующего за ним и намеревающегося продолжать движение по прямой. Выполнить поворот водитель авто­мобиля II может, только снизив скорость, начиная тормозить в сечении б – б. Это видно на кривой II '. Во избежание попутного столкнове­ния водитель автомобиля III притормаживает свой автомобиль, начи­ная с сечения а – а. Задержка автомобиля III характеризуется на правой части рис. 3.15, а отклонением t_∆ кривой III '. При этом на полосе дви­жения возникает зона помехи и возможного столкновения протяжен­ностью от сечения а–а до сечения в–в, в котором автомобиль II пол­ностью освобождает полосу. Очевидно, что протяженность этой зоны зависит от разности между скоростью потока, следующего в прямом на­правлении, и той, с которой может повернуть автомобиль II, а также от интенсивности его торможения.

Конфликтная точка отклонения становится особенно опасной, а задержка t _∆ продолжительной, если маневрирующий автомобиль вы­нужден предварительно остановиться. Такая ситуация часто возника­ет, когда совершается маневр поворота налево.

В отличие от маневра отклонения вправо слияние (рис. 3.15, б) не мо­жет быть выполнено в любой момент времени. Для этого необходимо, что­бы в потоке, с которым происходит слияние, образовался достаточный раз­рыв между транспортными средствами. При слиянии автомобиля II с об­щим потоком образуется зона помех и возможного столкновения (опас­ная зона). Она начинается в сечении а–а, удаленном от сечения б–б на расстояние остановочного пути автомобиля IV, и заканчивается в сечении в–в, где скорость автомобиля II достигает скорости потока.

В правой части на рис. 3.15, б кривая I 'показывает, что автомобиль I двигался на всем протяжении рассматриваемого отрезка с характер­ной для потока установившейся скоростью. Автомобиль II, приближав­шийся к месту слияния (сечение б–б) с такой же скоростью, снизил ее в зоне поворота на криволинейном участке пути, а возможно и в связи с тем, что в момент приближения пересечение было занято автомоби­лем III. Водитель автомобиля II принял решение влиться в достаточ­ный для безопасности маневра разрыв в потоке между III и IV автомобилями. Однако водитель автомобиля IV, опасаясь, что автомобиль II будет препятствовать его движению с прежней скоростью, начал не­сколько притормаживать уже в сечении а – а. Его задержка характери­зуется отрезком t_Δ на кривой IV ' в правой части рис. 3.15, б.

Протяженность опасной зоны зависит от снижения скорости авто­мобилем II в процессе выполнения маневра, быстроты его разгона после поворота, а также от скорости и тормозной динамики автомобиля IV.

При сравнении ситуаций на рис. 3.15 видно, что протяженность опасной зоны при слиянии существенно больше, чем в случае откло­нения (при одинаковых динамических качествах транспортных средств). Заметим также, что столкновение автомобилей IV и II может произойти не только в сечении б – б, но и на всем протяжении участка б – в. Кроме того, при плотном потоке транспортных средств, в кото­рые необходимо влиться водителю автомобиля II (см. рис. 3.15, б), ему надо не только снизить скорость, но и остановиться, ожидая достаточ­ного разрыва в потоке. Приемлемый временной интервал для влива­ния в транспортный поток при малой скорости движения на повороте для легковых автомобилей по данным наблюдений составляет 5–7 с.

Рис. 3.15. Схема движения при маневрах отклонения (а) и слияния (б)

Взаимодействие транспортных средств на дорогах является слож­ным явлением, и упрощенные оценки соответствующих конфликтных точек дают возможность лишь приблизительно представить себе слож­ность того или иного транспортного узла. Реальная опасность конф­ликтной точки зависит от многих факторов, таких как интенсивность конфликтующих потоков, условия видимости для водителей, состоя­ние покрытия проезжей части дороги, траектория, по которой совер­шается маневр, и др.

Примером анализа степени опасности нерегулируемого пересече­ния с учетом интенсивности конфликтующих потоков является метод, предложенный в США. Для каждой конфликтной точки (без разделе­ния их по типам) определяется максимально возможное число столк­новений. Оно принимается численно равным меньшему из значений N_a для двух конфликтующих потоков. Так, для пересечения, показан­ного на рис. 3.16, число конфликтов составляет в точке I – 100, II – 50, III – 50, IV – 200, V – 50. Сумма, таким образом, составляет 450 воз­можных конфликтов в час. Исходной позицией такого подхода являет­ся справедливое соображение о том, что если все автомобили более "сла­бого" по численности потока попадут в ДТП, то для оставшихся в "силь­ном" потоке автомобилей не найдется "партнера". Таким образом, чис­ленный показатель этого конфликтующего потока можно не включать в оценку опасности конфликтной точки. С помощью этой методики можно сравнить условное изменение ситуации в узле при изменении разрешенных направлений, отводе части транспортного потока или его полном запрещении.

Десятибалльная система оценки конфликтных точек дает возмож­ность более детально анализировать их на любом участке УДС, в част­ности, учитывать угол встречи при возможном конфликте и такой спе­цифический случай, как встречное движение по одной полосе. Такая ситуация может возникнуть, например, при закрытии на ремонт одной половины двухполосной проезжей части дороги или моста.

При анализе степени опасности узла по десятибалльной системе конфликтные точки оцениваются следующими условными баллами (коэффициентами опасности):

Отклонения
Слияния
Пересечения под углом, град:
180 (встречное движение по полосе)

Для промежуточных значений углов пересечения значения коэффициентов опасности можно определять интерполяцией.

При рассмотрении схем и траекторий движения транспортных средств часто выделяют также маневр переплетения. Он характерен для перестроения в рядах движения, в частности, на развязках с круговым движением. По существу переплетение – это сочетание двух маневров: слияния и последующего отклонения.

В литературе встречается ряд эмпирических формул для определе­ния длины участка переплетения. Однако они не являются достаточно обоснованными. Исследования показали, что процесс переплетения для легкового автомобиля происходит со скоростью бокового перемеще­ния автомобиля около 1,0 – 1,5 м/с, на основании чего можно вычис­лить примерную длину зоны переплетения в зависимости от скорости движения, характерной для данного участка дороги.

Заслуживает внимания мето­дика оценки численного показате­ля конфликтности, предложенная немецкими авторами (В. Шнабель, Д. Лозе. Организация дви­жения, 1980). Она базируется на вышеизложенном подходе с уче­том интенсивности М_min только минимального из конфликтую­щих в каждой точке потоков и сле­дующих коэффициентах опаснос­ти K_o в зависимости от типа манев­ра: точка пересечения – 12; слия­ние слева – 5; слияние справа – 4; ответвление – 2. Общий показатель G_n для пересечения формируется из суммы оценки каждой конфликтующей точки i: . Здесь . (Точки слияния слева более опасны в связи с левосторонним расположени­ем водителя за рулем).

Необходимо особенно подчеркнуть, что, несмотря на несомненную опасность мест пересечения транспортных и пешеходных потоков в теории конфликтных точек до сих пор не разработана количественная оценка этой категории конфликтов. Тем не менее, при выполнении кон­кретного анализа на реальном пересечении и составлении соответству­ющих схем эти точки должны быть обязательно обозначены.

Анализ конфликтов между автомобилями и пешеходами нашел раз­витие в исследованиях конфликтных ситуаций.