Транспортные потоки автомобильных дорог и городских улиц (doc)

Маркуц В

Маркуц В.М.

канд. техн. наук

ТРАНСПОРТНЫЕ ПОТОКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И ГОРОДСКИХ УЛИЦ

( ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ )

Интенсивность и Безопасность движения автомобилей, Пропускная способность транспортных пересечений, Моделирование транспортных потоков

ТЮМЕНЬ

1988 г. - 2008 г.

Транспортные потоки автомобильных дорог и городских улиц

(практические приложения) часть1: интенсивность и безопасность движения автомобилей, пропускная способность транспортных пересечений

В. Маркуц 2008 г.

Статья 48. Нарушение авторских и смежных прав: Незаконное использование произведений, изготовление одного или более экземпляров произведения или его части в любой материальной форме, либо иное нарушение предусмотренных настоящим Законом авторского права или смежных прав влечет за собой гражданско-правовую, административную, уголовную ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации. (ст.146 УК РФ)

©Маркуц Вениамин Михайлович

канд. техн. наук, диплом ТН № 098695 от 13.05.1987 г.

тел. 8 (3452) 43-98-86, Е-mail: markusb@mail.ru

Краткое содержание

Введение …………………………………………………………………………………. 5

1. Определение суточной интенсивности движения автомобилей ………………………… 7

2. Фотограмметрический метод определения параметров транспортных потоков ….. 19

3. Расчёт линий маневрирования и слияния автомобильных дорог и городских улиц … 23

4 Расчёт параметров переходно-скоростных полос в зоне въезда на автомагистраль … 35

5. Пропускная способность нерегулируемых пересечений автомобильных дорог ……… 43

6. Анализ работы транспортных пересечений городских улиц и автомобильных дорог .. 66

7. Моделирование фронтальных коллайдов в транспортных потоках противоположных

направлений (анализ дорожно-транспортных ситуаций на основе статистических

испытаний - метод Монте-Карло ) ….………………………………………………… … 69

Литература ………………………………………………………………………………… 98

Содержание

Введение …………………………………………………………………………………… 5

1. Определение суточной интенсивности движения автомобилей ……………………… 7

1.1 Дифференциальное уравнение транспортного потока и его реализация ……. 7

1.2. Формулы движения транспортного потока в пространстве и времени ……… 12

1.3. Суточная интенсивность при бимодальном режиме движения автомобилей … 14

1.4. Суточная интенсивность при унимодальном режиме движения

автомобилей ……………………………………………………………….. 14

1.5. Формулы для определения предельной относительной ошибки суточной

интенсивности при бимодальном режиме движения автомобилей …………… 15

1.6. Формулы для определения предельной относительной ошибки суточной

интенсивности при унимодальном режиме движения автомобилей с тремя

экстремальными точками …….……………………………………… …… 17

1.7. Формулы для определения предельной относительной ошибки суточной

интенсивности при унимодальном режиме движения автомобилей с двумя

экстремальными точками …………………………………………………………. 18

2. Фотограмметрический метод определения параметров транспортных потоков …… 19

2.1.Теоретические основы определения параметров транспортных потоков

фотограмметрическим методом ………………………………………… 19

2.2. Методика определения параметров транспортных потоков

фотограмметрическим методом …….………………………………………… 20

3. Расчёт линий маневрирования и слияния автомобильных дорог и городских улиц … 23

3.1. Определение безопасной величины граничного интервала …………………… 23

3.1.1 Определение интервала безопасности между первым автомобилем

приемлемого интервала и автомобилем съезда ………………………… 24

3.1.2 Определение интервала безопасности между вторым автомобилем

приемлемого интервала и автомобилем съезда …. …………………… 25

3.2 Оценка скорости транспортных потоков в зоне их слияния …………………… 27

3.3 Определение длины участка поиска приемлемого интервала ……………… 30

3.4 Определение длины разгонного участка ……………………………………… 31

3.5 Определение длины линии маневрирования

( линии слияния транспортных потоков ) …………………………………… 31

4 Расчёт параметров переходно-скоростных полос в зоне въезда на автомагистраль … 35

4.1 Схема переходно-скоростной полосы в зоне въезда на автомагистраль ….. 35

4.2 Определение длины переходно-скоростных полос с учётом коэффициентов

скорости на основной полосе магистрали и на съезде ……………………… 37

4.3 Практические рекомендации к назначению размеров переходно-скоростных полос . 40

5. Пропускная способность нерегулируемых пересечений автомобильных дорог ……… 43

5.1 Методы определения пропускной способности пресечений и линий слияния

автомобильных потоков ………………………………………………………… 43

5.2 Основные теоретические положения метода имитационного моделирования

движения транспортных потоков ………………………………………………… 45

5.3 Экспериментальная проверка математической модели встреч в двух транспортных

потоках противоположных направлений ……………………………………… 49

5.4 Пропускная способность линий слияния транспортных потоков, пересечений

автомобильных дорог, городских улиц и примыканий с односторонним

движением транспорта на главном направлении ……………………………. 51

Пропускная способность простых крестообразных пересечений автомобильных

дорог, городских улиц и примыканий с двухсторонним движением транспорта на

главном и второстепенном направлениях ……………………………………… 56

Пропускная способность простых крестообразных пересечений автомобильных

дорог, городских улиц и примыканий с двухсторонним движением транспорта

на главном и второстепенном направлениях и раздельными полосами движения

для автомобилей второстепенного направления (программа OPRS7) ………… 60

6. Анализ работы транспортных пересечений городских улиц и автомобильных дорог … 66

7. Моделирование фронтальных коллайдов в транспортных потоках противоположных

направлений (анализ дорожно-транспортных ситуаций на основе статистических испытаний -

метод Монте-Карло ) ……………….……………………………………………………… 69

7.1. Некоторые сведения о методах прогнозирования дорожно-транспортных

происшествий и их анализ ……………………………………………………….. 69

7.2. Расчёт временных интервалов в транспортных потоках …………………… 70

7.3. Математические модели взаимодействия автомобилей в транспортных потоках.

Анализ дорожно-транспортных ситуаций. Некоторые возможности развития

дорожно-транспортной ситуации. Логистические уравнения …….……… 71

7.4. Результаты моделирования развития дорожно-транспортной ситуации обгона в

транспортных потоках противоположных направлений ……………………… 75

7.4.1 Результаты моделирования развития дорожно-транспортной ситуации обгона

в равномерных транспортных потоках противоположных направлений …….. 75

7.4.2 Результаты моделирования развития дорожно-транспортной ситуации обгона

в бимодальных транспортных потоках противоположных направлений ……. 80

7.5. Прогнозирование конечных результатов завершения дорожно-транспортной

ситуации обгона в транспортных потоках противоположных направлений .… 83

7.5.1. Результаты моделирования завершения дорожно-транспортной ситуации

обгона в равномерных транспортных потоках ……………………… 83

7.5.2. Результаты моделирования завершения дорожно-транспортной ситуации

обгона в бимодальных транспортных потоках …………………………… 92

7.6. О праворулевых и леворулевых автомобилях ………………………………… 96

Литература ………………………………………………………………………… 98

Введение

Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения. Они должны обеспечивать максимально возможное безопасное движение потоков автомобилей с высокими скоростями. Тем не менее, ежегодно в России в дорожно-транспортных происшествиях погибает свыше 40 тысяч человек. Эти потери совместимы с потерями в боевых операциях в локальной войне. Материальный ущерб от дорожно-транспортных происшествий достигает 10% годового национального дохода. Это свидетельствует о крайне неблагоприятной дорожно-транспортной обстановке на дорогах нашей страны.

Разработка мероприятий, направленных на повышение безопасности дорожного движения базируется на тщательном анализе причин и условий возникновения дорожно-транспортных происшествий, прогнозирования развития ситуаций и определение наиболее эффективных направлений борьбы с аварийностью.

Книга содержит 1.82 Мбайт информации, в том числе 7 глав, 101 стр. и посвящена решению частных задач, таких как:

Разработка метода определения суточной интенсивности движения автомобилей и распределения её в течение суток;

2. Фотограмметрический метод определения параметров транспортных потоков;

3. Разработка метода расчёта линий маневрирования и слияния автомобильных дорог и городских улиц;

4. Разработка метода расчёта параметров переходно-скоростных полос в зоне въезда на автомагистраль;

5. Разработка методики определения пропускной способности транспортных пресечений и линий слияния автомобильных потоков;

6. Анализ работы транспортных пересечений городских улиц и автомобильных дорог.

7. Анализ дорожно-транспортных ситуаций и безопасность движения автотранспорта.

В первой главе дано теоретическое обоснование распределения интенсивности движения в течение заданного периода времени – минуты, часа, суток и т.д. Разработана методика определения суточной интенсивности движения автотранспорта на автомобильных дорогах и городских улицах с бимодальным (двухвершинным) и унимодальном (одновершинным) распределением интенсивности движения в течение суток. Полученные формулы, помимо всего прочего, помогут упаковать огромный массив натурных данных в компактной и удобной форме.

Во второй главе описан фотограмметрический метод определения параметров транспортных потоков – интенсивность, плотность и скорость. Впервые в Советском Союзе было опробовано широкомасштабное практическое использование фотограмметрического метода определения параметров транспортных потоков на больших территориях улично-дорожной сети города Тюмени в 1989 году.

В третьей главе приведены практические формулы для оценки скорости автомобилей в зоне слияния транспортных потоков, времени поиска (ожидания) приемлемого интервала в зоне их слияния, а также время выполнения двойного и одинарного вилька. Используя полученные формулы, можно при заданных дорожных условиях и уровне снижения скорости транспортного потока, рассчитать линии маневрирования и слияния автомобильных дорог и городских улиц. Предложенная методика быть использована при расследовании, реконструкции и анализе дорожно-транспортных происшествий, а также при проектировании элементов автомобильных дорог и городских улиц.

В четвёртой главе представлена методика расчёта отдельных элементов переходно-скоростных полос для "I – V классов пересечений автомобильных дорог при различных скоростях движения на основной магистрали и на съезде.

В пятой главе представлены результаты статистического моделирования (метод Монте-Карло) пропускной способности линий слияния транспортных потоков, пересечений автомобильных дорог, городских улиц и примыканий. Предложенная методика может быть использована при расчёте светофорных циклов.

В шестой главе приведён анализ работы транспортных пересечений городских улиц и автомобильных дорог на основе статистического моделирования транспортных потоков.

В седьмой главе представлена методика моделирования развития дорожно-транспортной ситуации обгона и её результаты в завершающей стадии в равномерных и бимодальных транспортных потоках противоположных направлений. Приведены формулы для определения числа фронтальных коллайдов (столкновений) при различной интенсивности движения на дороге и количества "неадекватных " водителей.

Для проверки отдельных теоретических положений в разные годы привлекались студенты Тюменского инженерно-строительного института, на основе которых ими были выполнены курсовые и дипломные проекты, которые сейчас можно было бы назвать как магистерские работы. Нет нужды называть их фамилии, так как они приведены в списке цитируемой литературы в качестве соавторов.

Книга рассчитана для подготовки начинающих научных работников – студентов, аспирантов и магистров, а также для проектных организаций и служб организации и безопасности дорожного движения.

1. Определение суточной интенсивности движения автомобилей

Методика определения суточной интенсивности движения автотранспорта на автомобильных дорогах и городских улицах разработана для дорог с бимодальным и унимодальном распределением интенсивности движения в течение суток. Бимодальный (двухвершинный) режим движения с четко выраженными экстремальными точками: утренний и вечерний пик, дневной и ночной минимум характерен для большинства дорог и улиц с автомобильным движением. Унимодальный (одновершинный) режим движения характерен для дорог с интенсивным движением, а также для сельскохозяйственных дорог. Время учета (визуальным или фотограмметрическим способом или с помощью видеорегистрирующих устройств) не превышает 4,5 часов в дневное время суток. Погрешность по сравнению с круглосуточными наблюдениями не превышает 20%. Такой успех достигается использованием специальных аналитических формул, область применения которых не ограничена местными условиями. Предлагаемый метод существенно снижает трудоемкость при высокой достоверности получаемых результатов. Приведена также техника учета интенсивности движения автомобилей визуальным способом либо с помощью видеорегистрирующих устройств. При необходимости методика может быть дополнена описанием фотограмметрического способа определения интенсивности движения автомобилей.

Интенсивность движения является одним из важнейших параметров, определяющих геометрические размеры элементов автомобильной дороги. Количественный учёт движения рекомендуется проводить в течение 8-12 дневных часов, а также в ночное время, то есть практически круглосуточно [13]. Существуют также эмпирические формулы и коэффициенты перехода от часовой к суточной интенсивности движения [13, 41]. Разработанные к настоящему времени экспресс-методы определения суточной интенсивности движения имеют статистическую основу и поэтому носят региональный характер [41, 60, 66]. Достаточно точно интенсивность движения учитывают электронные цифровые приборы учёта. Однако, не в каждом месте можно установить такие приборы, да и хранить гигабайты цифровой информации не так то просто. Таким образом, существующие методы определения суточной интенсивности движения являются трудоёмкими, недостаточно точными и ограничены региональными рамками. Предложенный метод основан также на визуальном либо ином способе учёта движения, но он менее трудоёмок, носит общий характер, а погрешность не превышает 20% от фактически наблюдаемой интенсивности за сутки.

1.1 Дифференциальное уравнение транспортного потока и его реализация

Изменение плотности транспортного потока