CC BY
379
УДК 625.7
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ТА АНАЛ1З ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНИХ ПОТОК1В
НА ВУЛИЦЯХ М1СТА
Л.О. Коваленко, доцент, к. т.н., ХНАДУ
Анотаця. Розглянуто результати експериментальних досл1джень характеристик транспортних nomoKie на мтьких маг1стралях. Запропоновано залежност1 м1ж швидюстю, ттен-сивмстю та щшьтстю руху транспортного потоку для рiзних умов руху.
Ключов1 слова: транспортний потт, швидюсть руху, ттенсивтсть руху, щтьтсть транспортного потоку, Mi^Ki магiсmралi.
ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ НА УЛИЦАХ ГОРОДА
Л.А. Коваленко, доцент, к.т.н., ХНАДУ
Аннотация. Рассмотрены результаты экспериментальных исследований характеристик транспортных потоков на городских магистралях. Предложены зависимости между скоростью, интенсивностью и плотностью движения транспортного потока для разных условий движений.
Ключевые слова: транспортный поток, скорость движения, интенсивность движения, плотность транспортного потока, городские магистрали.
INVESTIGATION AND ANALYSIS OF TRAFFIC FLOWS CHARACTERISTICS
IN URBAN AREAS
L. Kovalenko, Associate Professor, Candidate of Technical Science, KhNAHU
Abstract. The results of experimental investigations of traffic flows characteristics in urban highways are considered. The dependences between the speed, intensity and density of traffic flow movement for various traffic conditions are offered.
Key words: traffic flow, speed of movement, traffic intensity, traffic density, urban highways.
Вступ
На сучасному етат розвитку автомобшьного транспорту pi3KO зростае штенсивнють руху на вулично-дорожнш мереж мют, що призво-дить до виникнення заторiв, зниження швид-кост руху i збшьшення дорожньо-транс-портних пригод. У зв'язку з цим важливого значення набувають питання удосконалення i розвитку вулично-дорожньо1 мережi мют i, в першу чергу, проектування i будiвництво багатосмугових магютралей з беззупинним рухом. На режими руху потоку автомобшв на мюьких вулицях i дорогах впливае цший ряд факторiв, яю вiдрiзняються вщ позамюь-
ких умов: наявнють багатосмугово! про1зно1 частини в одному напрямку; розташування тротуарiв близько до дороги; частота розташування свiтлофорiв i тривалiсть !х циклiв; велика можливють появи пiшоходiв на про-1знш частинi; мала довжина перегонiв; висо-ка iнтенсивнiсть i щiльнiсть руху; рiзноманi-тний режим руху транспорту; велика кшь-кiсть перехресть в одному рiвнi; наявнiсть стоянок автомобшв уздовж бортiв про1зно1 частини вулиць; велика кшькють шформаци, що надходить до водив. Пiд впливом перера-хованих факторiв вiдбуваeться формування потоку автомобшв на вулично-дорожнiй мережi.
Аналiз публжацш
Формування потоку автомобшв на мiських вулицях i дорогах вщбуваеться стихшно, за рахунок тих, хто в'1жджае чи залишае ту чи шшу вулицю; транспортних засобiв, що ма-ють рiзнi динамiчнi якостi i якими керують води рiзноl квалiфiкацп i вiку [1]. Стан транспортного потоку мiняеться не тшьки в результатi змiни штенсивносп руху, але i внаслiдок змши дорожнiх умов. Причому вплив дорожшх умов на основнi характеристики транспортного потоку на мюьких вулицях i дорогах е виршальним. Чим частiше змiнюються дорожнi умови по довжиш ву-лицi, тим складшше вiдбуваеться взаемодiя автомобiлiв у транспортному потощ [2, 3].
Великий вплив на формування потоюв авто-мобiлiв на вулично-дорожнiй мереж мюта мае багатосмугова про!зна частина. Вплив багатосмуговост позначаеться на розподiлi транспортних засобiв по ширинi про1зно1 ча-стини; на швидкостi i щшьносп потоку через постiйнi перебудування i змiни смуг руху, особливо на вулицях без поздовжньо! розм> тки на смуги руху. На багатосмугових вулицях i дорогах на рух транспортних потоюв впливае змша рядностi. Для кожно! категорп дорк- характерна своя схема обгону i змiни смуг руху. На багатосмугових мапстралях можливi i обгiн, i змiна смуг руху, причому автомобшь, що обганяе, завжди виходить на сусщню смугу, по якiй здшснюеться рух у побiжному напрямку. Ця обставина дозволяе приймати для змши смуг руху меншi штер-вали, нiж на двосмугових дорогах [4]. Збшь-шення числа смуг руху в одному напрямку приводить до перерозподшу транспортних засобiв по смугах залежно вiд швидкiсних якостей автомобшв, що сприяе бiльш ефек-тивному використанню смуг руху на багатосмугових вулицях i дорогах у порiвняннi з двосмуговими дорогами.
Мета та постановка задачi
Обсяг дослiджень транспортно-експлуатацш-них показникiв багатосмугових вулиць i до-рiг у мiських умовах поки невеликий. 1хш результати тiльки частково вщбивають спе-цифiчнi особливостi руху транспортних по-токiв на мюьких вулицях i дорогах iз багато-смуговою про!зною частиною. На сьогодш недостатньо вивченi питання, пов'язанi з особливостями закономiрностей руху транс-
портних засобiв на багатосмугових вулицях i дорогах, а саме: взаемозв'язок швидкосп потоку i щiльностi; вплив багатосмуговосп на основнi параметри транспортного потоку; взаемозв'язок швидкосп потоку, штенсивносп та щiльностi руху; вплив дорожшх i пого-дних умов на основш характеристики руху на мюьких мапстралях та ш. Усе це створюе певнi труднощi при проектуванш вулично-дорожньо! мережi мют, оцiнцi пропускно! здатностi багатосмугових дорк- та вулиць та аналiзi характеристик умов руху i стану транспортного потоку. Тому було прийнято ршення провести дослiдження умов та характеристик руху транспортних потоюв на вулицях мюта. Одшею з найважливших характеристик режиму руху транспортних потоюв та пропускно! здатносп автомобiльних дорiг та вулиць е швидкють руху. Найбiльш досто-вiрнi данi про фактичнi швидкостi руху на юнуючих автомобiльних дорогах та вулицях можна отримати при експериментальному визначенш швидкостей руху окремих авто-мобiлiв. Середнi та максимальш швидкостi руху можуть бути встановлеш шляхом ста-тистично! обробки отриманого при спосте-реженнi ряду швидкостей.
Завданнями дослщження було проведення експериментальних спостережень за швидко-стями та штервалами мiж автомобiлями, встановлення закономiрностей змiни швидкостей руху, дослщження змiни щiльностi транспортного потоку при рус в рiзних по-годних умовах та встановлення залежностей мiж основними характеристиками руху транспортних потоюв.
Експериментальнi дослiдження характеристик транспортних потоюв
Для проведення вибiркових замiрiв швидкостей було обрано 2 характерш вiдрiзки по вулицi Академша Павлова. Довжину базису прийняли 100 м, користувались методом ста-цюнарних спостережень за допомогою секу-ндомiру. Замiри проводилися у рiзнi сезони року (осшь, зима, весна) за рiзних погодних умов (ожеледь, дощ, суха погода) та в рiзний час доби (вранцi та увечер^.
Для наглядного зображення характеру роз-подiлу швидкостей руху звичайно будують графiки розподiлу частостей швидкостi руху для рiзних класiв, або гютограми розподiлу швидкостей руху. Для встановлення повно!
картини зм1ни показника поряд з рядами розподшу будують графш накопичених частот, що називають кумулятивною (су-мативною) кривою. Найбшьший штерес представляють значення швидкостей, що вщповщають 15 %, 50 %, 85 % 1 95 % забез-печеносп. Значення швидкостей 15 % забез-печеносп показують, з якою швидюстю ру-хаються найбшьш повшьш автомобш; таку швидюсть доцшьно приймати як мшмально припустиму. Значення швидкостей 50 % за-безпеченост показують середню швидюсть руху вс1х автомобМв у потощ. Значення швидкостей 85 % забезпеченосп можна приймати при регулюванш руху за максимально припустиму на певнш дшянщ. Значення швидкостей 95 % забезпеченосп являють собою максимальш швидкост руху окре-мих автомобш1в. Ц швидкост можуть бути прийнят за розрахунковь
Анал1з розподшу швидкостей по смугах руху багатосмугових вулиць { дор1г показуе, що вид кривих залежить вщ штенсивносп руху, а положення вершини криво! - вщ складу потоку, дорожшх та погодних умов руху. На багатосмугових вулицях вщбуваеться зсув вершин криво! вправо, за змши складу руху. За збшьшення частки легкових автомобшв до 80-90 % середш швидкосн руху збшьшу-ються на 15-20 км/год вщ загального складу на смуз1 руху. Як видно з рис. 1-3, в суху погоду при доброму сташ покриття та забез-печено! видимосп мода пстограм розподшу швидкостей мае зсув вправо, тобто до бшьш високих значень швидкосп руху. При рус по мокрому або укритому сшгом покриттю мода пстограм мае зсув вл1во до бшьш низьких значень швидкосн руху, а лише окрем1 автомобш рухаються з бшьшими швидкостями.
Суха погода, ранок - напрямок до вул. Геро!в Пращ (вул. Геро!в Пращ - вул. Дружби Народ1в) V= 59,39; а=21,3; Я =36,45; К =0,36
41,4746,68
46,6851,88
51,8857,09
57,0962,30
62,3067,51
67,5172,71
72,7177,92
Рис. 1. Пстограма розподшу частот { швид-костей руху в суху погоду
Дощ, веч1р - напрямок до вул. Геро!в Пращ (вул. Геро!в Пращ - вул. Дружби Народ1в) V = 43,9; о=9; В =80,95; Я =34,64; К =0,21
28,7534,52
34,5240,30
40,3046,07
46,0751,84
51,8457,62
57,6263,39
Рис. 2. Пстограма розподшу швидкостей ру-ху в мокру погоду
Сшг, ранок - напрямок до вул. Дружби Народ1в (вул. Геро!в Пращ - вул. Дружби Народ1в) V = 42,57; о=7,54; В =59,85; Я =35,57; К =0,18
29,75- 34,83- 39,91- 44,99- 50,08- 55,1634,83 39,91 44,99 50,08 55,16 60,24
60,2465,32
Рис. 3. Пстограма розподшу швидкостей руху в сшг
За низько! штенсивносп руху загальний вид залежносп швидкосн вщ штенсивносп руху
V = 85 - 0,0058 • V(при N < 1200 авт./год), (1)
де 85 - середня швидюсть вшьного руху, км/год; N - штенсившсть руху в одному на-прямку, авт./год.
За збшьшення штенсивносп руху зниження швидкостей вщбуваеться в основному на правш смуз1, у той час як на л1вш перешкоди руху е незначними. При штенсивносп руху вщ 1200 до 2400 авт./год вщбуваеться найбшьш сильне зниження швидкостей руху. У цьому д1апазош штенсивностей залежшсть «швидюсть - штенсившсть» мае вигляд
N = 78 - 0,018N (при 1200 < N < 2400). (2)
Зниження швидкостей за цих штенсивностей пояснюеться появою велико! кшькосп груп { «пачок» автомобшв на обох смугах, а також пршими умовами для маневрування.
З1 збшьшенням штенсивносп бшьше 2400 авт./год в одному напрямку вплив ште-
0
5
0
0
нсивносп на швидюсть зменшусться, що по-яснюеться колонним рухом автомобшв на правiй i лiвiй смугах руху. Число автомоб> лiв, що рухаються зi швидкiстю вище 60 км/год, зменшуеться, i зростае юльюсть автомобiлiв, якi мають швидкiсть менше 60 км/год. Це приводить до зниження серед-нiх швидкостей. У цьому випадку змiна швидкостей зi збiльшенням iнтенсивностi можна описати рiвнянням наступного виду:
V = 57 - 0,012 • N (при N > 2400 авт./год).(3)
Незважаючи на обмеження максимально! швидкостi руху в мсп на багатосмугових вулицях i дорогах, 12-26 % автомобшв у потощ перевищуе це обмеження, причому в основному перевищують швидюсть легковi автомобiлi та маршрутнi автобуси, яю рухаються у крайшх лiвих смугах.
Визначення стану транспортного потоку мо-жливо при урахуванш щiльностi. Вона ви-значаеться числом автомобшв на одиницю довжини вулищ або дороги (звичайно на 1 км). Цим параметром зручно характеризу-вати стан потоку автомобшв на окремих д> лянках вулиць або на мапстраш в цiлому. У мюьких умовах переважае, як правило, рух щшьних транспортних потокiв, якi характе-ризуються низькими швидкостями руху й значною нерiвномiрнiстю. Величина щшьно-ст безупинно змiнюеться уздовж магiстралi й у чась Це позначаеться на змш числа ав-томобiлiв у групах, в результат змiни доро-жнiх умов. Щiльнiсть транспортного потоку, швидюсть та штенсивнють руху зв'язаш за-лежнiстю
N = Б V (4)
А у тах -^тах' • XV
При Б=Бтах досягаеться гранична штенсив-нiсть руху, що i е кiлькiсним вираженням пропускно! здатностi мюько! магiстралi. На пiдставi експериментальних дослiджень, про-ведених в рiзну пору року, було одержано залежност мiж щiльнiстю та швидюстю руху у формi
- для сухо! погоди
Бтах = 125 - 0^; (5)
- для руху по сшговому накату
Бтах = 125 - 1,^. (6)
Треба вiдмiтити, що вплив швидкосп руху на щшьнють та пропускну здатнiсть бiльше при рус по снiговому накату, шж у суху погоду. Тому найбшьш точне визначення фактично! швидкостi руху мае велике значення для ощ-нки стану транспортного потоку.
Висновки
Запропоноваш залежностi можуть бути ви-користанi для оцiнки швидкостей руху на багатосмугових мюьких магютралях за рiзно-го завантаження рухом. Залежносп (5)-(6) дозволять оцiнити пропускну здатнють дшя-нок мiських магiстралей при рус в рiзних погодних умовах.
Результати дослщження можуть бути вико-ристанi на стадп проектування мiських мап-стралей, розробки заходiв з оргашзаци руху або обгрунтування необхiдностi реконструк-цп мiських вулиць.
Лiтература
1. Лобанов Е.М. Транспортная планировка
городов / Е.М. Лобанов. - М. : Транспорт, 1990. - 240 с.
2. Фишельсон М.С. Городские пути сообще-
ния / М.С. Фишельсон. - 2-е изд. - М. : Высшая школа, 1980. - 292 с.
3. Шештокас В.В. Город и транспорт /
В.В. Шештокас. - М. : Стройиздат, 1984. - 176 с.
4. Горбанев Р. В. Городские улицы и дороги с
многополосной проезжей частью / Р.В. Горбанев, А.Н. Красников, Е.И. Щербаков. - М. : Стройиздат, 1984. - 166 с.
Рецензент: О.П. Алексев, професор, д.т.н., ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакци 3 серпня 2010 р.
