Реализация работы. Основные положения диссертационной работы (результаты исследования режимов движения плотных транспортных потоков, методика определения пропускной способности съездов городских транспортных развязок) использованы при разработке проектов «ГОСТ Р «Расчетные скорости и поперечные профили для автомобильных дорог с движением плотных транспортных потоков»» и ОДМ «Расчет пропускной способности пересечений автомобильных дорог», а также используются в учебном процессе на кафедре изысканий и проектирования дорог при чтении дисциплин «Транспортная планировка городов», «Проектирование автомагистралей» и в дипломном проектировании.

Апробация работы. Результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на 66-й научно-методической и научно-исследовательской конференции в МАДИ (ГТУ) и на 8-й международной научно-практической конференции в СПбГАСУ.

Публикации. По основным теоретическим положениям и практическим выводам по диссертации были опубликованы 2 печатные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, и списка литературы. Общий объем работы составляет 156 страниц машинописного текста, включая 23 таблицы и 69 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе рассмотрены общие вопросы расчета пропускной способности транспортных развязок в нашей стране. Пропускная способность транспортных развязок определяется пропускной способностью съездов. Основной фактор, влияющий на пропускную способность любых съездов транспортных развязок, – возможность вливания в основной поток автомобилей при выходе со съезда. В различные годы исследованием пропускной способности в нашей стране занимались Е.М. Лобанов, А.П. Шевяков, В.П. Полищук, А.Ю. Михайлов, В.Н. Резник, В.В. Столяров и др. За рубежом этой проблеме посвящены работы Д. Дрю, Ф. Хоббса.

Под пропускной способностью съезда транспортной развязки понимается максимально возможное количество автомобилей, выходящих со съезда и вливающихся в основной транспортный поток в единицу времени, интенсивность движения которого может меняться в широких пределах.

При максимальной интенсивности движения на правой внешней полосе автомагистрали вливание теоретически невозможно и на съезде возникают очереди автомобилей, создающие заторы на самом съезде и прилегающей дороге. В другом, прямо противоположном случае, когда интенсивность движения по правой полосе главной дороги равна нулю, количество автомобилей, выходящих на нее, зависит только от пропускной способности полос движения съезда. В этом случае съезд превращается в элемент закругления самой дороги, а не транспортной развязки.

В зарубежных исследованиях пропускной способности съездов транспортных развязок основное внимание уделяется вопросам распределения интервалов в потоке в зонах слияния и переплетения и режимам движения автомобилей, выходящих со съезда. Так, за рубежом рассматриваются вопросы определения предельно допустимых величин интенсивностей движения в зонах слияния и переплетения транспортных потоков. За основной критерий оценки принимается уровень удобства движения, характеризуемый степенью влияния на максимальную безопасную скорость автомобилей основного направления и соотношения интенсивностей движения в зоне слияния по сравнению со скоростями вне этой зоны.

В настоящее время при уровне автомобилизации в среднем для России более 150 авт./1000 жит. изменился состав (легковые автомобили 60-90%), интенсивность и распределение суточного объема движения по часам суток. Кривая распределения потеряла пики и остается практически неизменной в течение 15…18 ч (рис. 1).

Рис. 1. Изменение распределения интенсивности движения в течение суток в г.Москве

Если в период 60-х годов XX века на час «пик» приходилось в среднем 12% суточного объема движения, то в настоящее время на час «пик», более правильно пиковый период, приходится 6…8%, а для Европы 4,5…5%. При этом пиковая нагрузка не только увеличилась, но стала более продолжительной. Если раньше пиковая нагрузка наблюдалась в течение 1…2 ч, в настоящее время она сохраняется на протяжении 10…18 ч.

Изменение распределения интенсивности движения в течение суток в наибольшей степени коснулось многополосных дорог. Максимальная интенсивность движения на них сохраняется в течение большей части суток.

Отсутствие современных норм на проектирование сложных многоуровневых пересечений часто приводит к принятию неправильных решений и неправильному распределению ресурсов. Примером могут послужить Московская кольцевая автомобильная дорога (МКАД) и некоторые участки Третьего транспортного кольца в г.Москве, где большая часть проблем с движением обусловлены отсутствием современных развязок, обладающих высокой пропускной способностью.

Вторая глава посвящена вопросам влияния транспортных развязок на режимы движения автомобилей. Для оценки величины пропускной способности пересечений в одном и разных уровнях необходимо знать закономерности распределения интервалов между автомобилями. Существуют различные распределения, которые могут быть использованы для моделирования движения потока автомобилей; одно из них – распределение Пуассона, которое применимо в очень узких пределах интенсивностей движения.

Для исследования распределения интервалов между автомобилями в условиях сложившейся городской застройки при высокой интенсивности движения были проведены исследования на улицах г. Москвы летом 2006-2007 годов. Створы выбирались на транспортных развязках МКАД, Третьего транспортного кольца в г.Москве и на основных радиальных магистралях города.

Наблюдения велись видеокамерой с последующей обработкой в камеральных условиях с помощью специально сконструированного переносного прибора, разработанного на кафедре изысканий и проектирования дорог МАДИ (ГТУ).

Характер распределения интервалов зависит от интенсивности движения, скорости движения, состава транспортного потока и от схем организации движения на транспортных развязках.

Для описания распределения интервалов между автомобилями на городских магистралях предложено трехкомпонентное экспоненциальное распределение

где P? – функция распределения интервалов в транспортном потоке;

описывают распределение интервалов в свободном, частично связанном и связанном потоках соответственно.

В итоге были получены кривые распределения интервалов между автомобилями для различных интенсивностей движения в пределах 600…2200 физ. авт./ч на полосу. Эти данные были разделены по группам со схожей интенсивностью. Таким образом, получились четыре группы данных: 600…900 физ. авт./ч; 1000…1200 физ. авт./ч; 1300…1700 физ. авт./ч; 2000…2200 физ. авт./ч (рис. 2). В дальнейшем это позволило выявить основные параметры функции распределения для разного состояния потока с различным уровнем загрузки.

Рис. 2. Распределение интервалов между автомобилями для различных интенсивностей движения

Были установлены функции распределения интервалов между автомобилями для каждой группы интенсивностей движения. Так, при интенсивности движения 600…900 физ. авт./ч поток находится в основном в свободном или частично связанном состоянии, при этом

При интенсивности движения 1000…1200 физ. авт./ч, т.е. при уровне загрузке 0,5, транспортный поток находится также в двух состояниях, однако доля свободнодвижущихся автомобилей существенно ниже и речь идет в основном о частично связанном состоянии. Функция распределения при этом имеет следующий вид:

равняется

Сравнение измеренных и теоретических интервалов, определенных по данным функциям, показало хорошую сходимость в значениях интервалов между автомобилями (?t), больших, чем величина граничного интервала. Учет меньших интервалов приводит к большим отклонениям. Однако для решения вопросов определения пропускной способности съездов транспортных развязок, необходимо знать вероятность появления интервалов, больших граничного. В случае необходимости учета части потока с интервалами меньше граничного можно принять данную долю потока постоянной при заданной интенсивности движения.

Распределение скоростей движения автомобилей имеет большое значение в оценке пропускной способности. Прежде всего, интерес представляют средние скорости движения потока (50%-ная обеспеченность) и максимальные скорости движения 95%-ной обеспеченности.

Для исследования скоростей в зонах влияния транспортных развязок в условиях плотных транспортных потоков были выбраны пересечения основных магистралей города. Измерения проводились различными способами и при использовании различного измерительного оборудования (табл. 1).

Таблица 1

№ п/п Магистраль Развязка или участок магистрали Тип пересечения Число полос на магистрали Используемое оборудование

1 МКАД Каширское ш. Полный клеверный лист 5 Видеокамера, Искра-1,

ЛИСД-2М

2 МКАД Липецкая ул. Полный клеверный лист 5 Видеокамера, Искра-1,

ЛИСД-2М

3 Велозавод-ская ул. ТТК Обжатый клеверный лист 3 Секундомер, ЛИСД-2М

4 ТТК ул. Вавилова Неполный обжатый клеверный лист 4 Видеокамера, ЛИСД-2М

5 ТТК ул. Беговая Нет 5 Секундомер, ЛИСД-2М

6 Каширское ш. Нахимовский пр-т Полный клеверный лист 3 Искра-1,