Расчет транспортных и пешеходных задержек до и после внедрения предложений по усовершенствованию организации дорожного движения

Светофорный объект (СФО) является одним из наиболее значимых мест концентрации экономических потерь, главным образом от задержек и остановок транспорта. В свою очередь, задержки и остановки транспорта являются важнейшими показателями функционирования СФО и их определение является необходимым при расчете и оптимизации светофорного цикла (СФЦ).

Механизм возникновения остановок и задержек транспорта и простейший подход по их определению показан на рисунке 3.2.1.

Рисунок 3.2.1 – Простейший подход к расчету задержек:

Т – интервал прибытия; Т_н – интервал убытия; горизонтальные линии – задержки автомобиля; 1…5 – остановленные (задерживающиеся) автомобили;

6…7 – автомобили, проследовавшие через стоп – линию без задержек

Зная интенсивность транспортного потока Q авт/ч, можно определить интенсивность прибытия по полосам q, авт/с и поток насыщения по полосам

q_н, авт/с транспортных средств.

Интенсивность прибытия по полосам рассчитывается по следующей формуле:

авт/с., (3.2.1)

где Q – интенсивность транспортного потока, авт/ч [Приложение Б].

Поток насыщения по полосам равен:

авт/с., (3.2.2)

где t_z – время горения зеленого сигнала и зеленого мигающего на светофорном объекте, с;

К_пн –динамический коэффициент приведения транспортных средств, зависящий от состава транспортного потока;

К_ун – коэффициент условий по потоку насыщения.

, (3.2.3)

где К_ун1..3 – частные коэффициенты условий [таблица 3.2.2].

(3.2.4)

где , , , , – интенсивности движения соответственно легковых автомобилей, мотоциклов, грузовых автомобилей, сочлененных, автобусов, авт/ч.;

, , , , – коэффициенты приведения соответственно легковых автомобилей, мотоциклов, грузовых автомобилей, автопоездов, автобусов [таблица 3.2.1].

Таблица 3.2.1 – Коэффициенты приведения транспортного потока

Тип транспортного средства	Группа	Индекс	Значение коэффициента Кпн
Мотоциклы, мотороллеры, мопеды	Мотоциклы	М	0,7
Легковые, грузопассажирские, микроавтобусы	Легковые	Л	1,0
Грузовые, тракторы, сельскохозяйственные машины	Грузовые	Г	1,4
Автопоезда, тракторные поезда	Автопоезда	П	2,3
Автобусы, троллейбусы	Общественный транспорт	О	2,0
Сочлененные автобусы, троллейбусы	Сочлененные	С	2,6

Таблица 3.2.2 – Частныекоэффициенты условий

Индекс	Оцениваемый параметр	Расчетное значение
Кун1	Коэффициент сцепления φ	φ	0,1	0,2	0,3	˃0,3
Кун1	1,0	1,5	1,2	1,0
Кун2	Неровности на проезжей части	мм	0-20	20-50	50-100		тип
Kун2	1,0	1,2	1,5	2,0	одиночные
1,05	1,3	1,6	2,1	повторяющиеся
Кун3	Продольный уклон α	Кун3=1±α^0, где α^0 угол наклона (+) –подъем; (-) - спуск

В первом, самом грубом приближении можно допустить, что каждый становившийся автомобиль задерживается на время, равное половине горения красного сигнала (КС), т.е. t_K/2. Поскольку доля остановившихся автомобилей, в первом приближении, пропорциональна доле КС в цикле, t_K/ С, то удельная задержка приблизительно равна:

d≈(t_K/2)∙(t_K/C)=t_K²/(2C), (3.2.5)

где t_K – продолжительность горения запрещающего (К+Ж) сигнала,с;

С – продолжительность СФЦ, с.

Учитывая, что t_K=С(1-λ), можно записать:

d≈C (1-λ)²/2, (3.2.6)

где λ –доля ЗС в цикле.

λ = t_z / С. (3.2.7)

Приведенная формула применяется для грубых, прикидочных расчетов при оценке вариантов ОДД на укрупненных участках УДС, чаще всего, на начальной стадии проектирования. Однако, эта формула не учитывает несколько очень значимых факторов.

Во-первых, прибытие происходит далеко не равномерно – как по количеству прибываемых ТС к стоп – линии за один цикл, так и по моменту их прибытия внутри самого цикла (рисунок 3.2.2).

Рисунок 3.2.2 - Неравномерности прибытия ТС к стоп-линии:

n₁ -задержанные автомобили, проходящие стоп-линию за 1 цикл;

n₂ - задержанные автомобили, вынужденные остаться на 2-й цикл.

Столь же неравномерным может быть и убытие ТС от стоп – линий (поток насыщения), что связано с составом ТП, расположением типов ТС перед стоп–линией (например, вначале грузовики и автобусы, а затем легковые, или наоборот), а также крайним разнообразием условий движения. Наконец, возможны относительно кратковременные перегрузки, когда не все ТС успевают пройти стоп – линию в данном цикле и остаются на второй, а то и на третий – четвертый циклы. С учетом этих факторов и их комбинаций расчет задержки транспорта резко усложняется и точных значений получить практически невозможно. Поэтому получил распространение подход, предложенный Ф. Вебстером, который рассматривает две составляющие суммарной задержки – детерминированную и случайную:

d = d₁ + d₂, (3.2.8)

где d₁ –детерминированная составляющая, соответствующая равномерному прибытию и убытию ТС;

d₂ –случайная составляющая, учитывающая случайный характер прибытия и убытия ТС.

В развернутом виде формула Вебстера принимает вид:

, (3.2.9)

где С – продолжительность СФЦ, с;

λ – доля ЗС в цикле;

х– коэффициент загрузки полосы движением.

, (3.2.10)

где q – интенсивность прибытия, а/с;

q_H –поток насыщения, а/с.

Установлено, что достаточно хорошие результаты дает упрощенная формула Вебстера:

, (3.2.11)

Формула Вебстера не применима в области очень высоких нагрузок, когда Х →1 и перегрузок, когда Х >1, что хорошо видно из ее структуры, где выражение (1-х) стоит в знаменателе. Этот недостаток пытались устранить некоторые исследователи, например, Миллер (Австралия), одна из формул которого имеет следующий вид:

, c (3.2.12)

где N_e –длина очереди (количество ТС) на стоп-линий в момент окончания горения ЗС, с

(3.2.13)

При расчете длины очереди на стоп – линии в момент окончания зеленого сигнала в знаменателе формулы (3.2.13) стоит выражение (1-Х). Следовательно, при Х →1 или Х >1 формула теряет смысл. Тогда слагаемое формулы (3.2.12) будет равно нулю, вследствие чего сама формула упрощается. Тогда можно предположить, что при больших значениях коэффициента загрузки полосы движения Х (то есть при Х ≥ 1) значения удельной задержки d будут рассчитаны не совсем корректно.

Как видно модели Вебстера и Миллера не учитывают таких параметров, как продолжительность пикового периода или величину перегрузки, и не могут быть использованы при высоких значениях коэффициента загрузки полос движения.

Расчет удельной задержки транспорта перед стоп – линией на регулируемом перекрестке при условии наличия перегрузок Брилоном и Ву, а также Смитом предлагается выполнять по формуле:

(3.2.14)

Однако имеется различие в расчете длины очереди N_o на перекрестке в момент окончания горения зеленого сигнала. Оба автора определяют момент появления очереди как момент достижения коэффициентом загрузки полос движения Х максимального значения Х_о после которого будут наблюдаться перенасыщенные циклы.

Согласно Брилону и Ву при наличии перегрузок с коэффициентом загрузки полос движения Х_о<X<1,14 длина очереди на перекрестке в момент окончания горения зеленого сигнала рассчитывается по формуле:

(3.2.15)

а при Х >1,14

(3.2.16)

где Т_о – продолжительность пикового периода, ч;

Х_о –максимальное значение коэффициента загрузки полосы движением, выше которого будут ожидаться перенасыщенные циклы.

, (3.2.17)

Задержки пешеходов определяются:

, (3.2.18)

где λ_п – доля зеленого сигнала в цикле для пешеходов.

Суммарные задержки за час D определяются следующим образом:

– для транспорта

D=d∙q∙3600, (3.2.19)

– для пешеходов

D_п=d_п∙Q_п, (3.2.20)

где q – интенсивность транспортного потока, авт/с;

Q_п – интенсивность пешеходов, пеш/ч [Приложение В].

Ниже приведен пример расчета задержек для полосы 1 входа IV перекрестка ул. Советская – ул. Хатаевича в период с 6.00 до 7.00.

Интенсивность прибытия по полосам согласно формуле (3.2.1) составит:

авт/с

Динамический коэффициент приведения транспортных средств, зависящий от состава транспортного потока рассчитывается по формуле (3.2.4) [таблица 2.4.2]:

Коэффициент условий по потоку насыщения согласно формуле (3.2.3) равен:

Рассчитав динамический коэффициент приведения транспортных средств и коэффициент условий по потоку насыщения можно определить по формуле (4.1.2) поток насыщения по полосам:

с

Доля зеленого сигнала в цикле для транспорта определяется по формуле (3.2.7):

λ = 26/ 85=0,306

Доля зеленого сигнала в цикле для пешеходов составит:

λ_п = 29/ 85=0,341

Коэффициент загрузки полосы движением рассчитывается по формуле (3.2.10):

Так как Х не стремиться к 1, расчет удельной задержки транспорта перед стоп – линией на регулируемом перекрестке будет осуществляться по формуле (3.2.11):

, с

Задержки пешеходов определяются по формуле (3.2.18):

c

Суммарные задержки за час определяются по формулам (3.2.19) и (3.2.20):

– для транспорта

D=25,83∙0,071∙3600=6602,15, с

– для пешеходов

D_п=18,45∙223=4114,35, с

Остальные расчеты задержек по данному перекрестку и всем остальным до введения координированного регулирования светофорными объектами и после сведены в Приложение Г.

Дата добавления: 2015-08-10