В. Маркуц канд. техн. наук
© из книги В. Маркуц
«Транспортные потоки»
6. Анализ работы транспортных пересечений городских улиц и автомобильных дорог
Под анализом работы транспортных пересечений городских улиц и автомобильных дорог понимается оценка пропускной способности существующей либо проектируемой планировочной схемы этих пересечений. Пропускная способность транспортных узлов зависит от многих факторов, наиболее важными из которых являются такие как число полос движения на подходе к пересечению, наличие или отсутствие элементов пассивного регулирования на перекрёстке, наличие или отсутствие отдельных полос движения для право- и левоповоротных направлений.
Исходными данными для анализа работы транспортных пересечений городских улиц послужили результаты по определению параметров транспортных потоков улично-дорожной сети г. Тюмени, полученные на основе аэрофотограмметрической информации, когда для разработки комплексной транспортной схемы Московским институтом Гипрокоммундортранс потребовались исходные данные: состав и интенсивность движения автомобилей на транспортных узлах города в единое пиковое время, максимальную загрузку транспортного узла, интенсивность движения на перегонах за сутки, скорость транспортных потоков, а также интенсивность поворотных потоков на пересечениях улиц. Широкомасштабное практическое использование фотограмметрического метода для определения параметров транспортных потоков улично-дорожной сети г. Тюмени проведено в августе 1989 года.
Практическое использование метода статистических испытаний (имитационное моделирование движения транспортных потоков) показано на примере некоторых городских улиц. Анализ работы всех транспортных узлов города в данной книге отобразить невозможно, ввиду того, что для каждого пересечения требуется составление отдельной программы, так как интенсивность потоков и их число на каждом пересечении различно. На многих транспортных узлах г. Тюмени лимит пропускной способности давно исчерпан. Поэтому свободное движение транспорта стало не возможным, возникли заторы и пробки, особенно в зоне перекрёстков улиц, устроенных по принципу поселковых дорог. Анализ их работы сводится к светофорному регулированию и банальному расчёту очередей, что в теоретическом плане не вызывает никакого интереса.
В таблице 6.1 приведены натурные данные, полученные фотограмметрическим методом определения параметров транспортных потоков улично-дорожной сети, и данные имитационного моделирования пропускной способности примыканий. На основном направлении и на примыкающей улице движение транспорта двухполосное. 
Рис 6.1 Схема двухполосного примыкания автомобильных дорог и городских улиц
Для примыканий с двухполосным движением как на основном направлении, так и на второстепенном, движение со стороны второстепенного направления возможно направо и налево (рис 6.1). Поэтому моделирующий алгоритм составлен следующим образом. Водители автомобилей со стороны второстепенного направления выполняют правый поворот, вливаясь в одномерный поток М1. Если на основном направлении на первой полосе в потоке М1 появляется интервал больше граничного интервала для правого поворота (Δtгр = 3.5 сек), но меньше чем граничный интервал для левого поворота (Δtгр = 8.2 сек), водители второстепенного направления выполняют только правый поворот. Когда на основном направлении на первой полосе в потоке М1 и на второй полосе в потоке М2 открываются интервалы Δtгр = 8.2 сек водители второстепенного направления выполняют только левый поворот или разворот. Если известно процентное соотношение поворачивающих автомобилей, можно составить соответствующий моделирующий алгоритм.
Моделирующий алгоритм и программа расчётов на языке программирования Turbo Pascal 7.0 определения пропускной способности простых крестообразных пересечений автомобильных дорог, городских улиц и примыканий с двухполосным движением транспорта на главном направлении от 100 до 1100 авт/час – OPRS5В.
Для увеличения пропускной способности примыканий на подходе к пересечению устраивается дополнительная полоса для правоповоротных автомобилей. Такой алгоритм реализован в программе OPRS5ВB. В часовом интервале времени поведены независимые расчёты, в каждом расчёте 30 реализаций. Интервал в 3.5 сек. обычно принимается водителями для совершения правого поворота и 8.2 сек. для поворота налево или разворота.
Таблица 6.1
Натурные данные и данные имитационного моделирования пропускной способности примыканий: основное направление и примыкающая улица с двухполосным движением транспорта
|
№
направ- ления | интенсив- ность по основ- ному направ- лению авт/час |
натурные данные |
данные имитационного моделирования |
| |||||||
|
направо авт/час |
налево авт/час | сумма по двум направ- лениям авт/час
|
направо авт/час |
время задер- жки сек |
налево авт/час |
время задер- жки сек | сумма по двум направ- лениям авт/час |
| |||
|
М1 |
М2 | Nr | Nl | Nвт | Nr | tr | Nl | tl | Nвт |
| |
| 1 | 202 | 462 | 134 | 184 | 318 | 60 | 1.4 | 173 | 28/13 | 233 |
|
| 903 | 0.1 | 175 | 29/14 | 1078 |
| ||||||
| 2 | 407 | 471 | 196 | 66 | 262 | 140 | 1.6 | 134 | 30/26 | 274 |
|
| 3 | 572 | 696 | 320 | 124 | 444 | 209 | 1.9 | 69 | 71/58 | 277 |
|
| 763 | 0.5 | 66 | 73/60 | 829 |
| ||||||
| 4 | 284 | 302 | 74 | 248 | 322 | 84 | 1.4 | 204 | 11/10 | 288 |
|
| 890 | 0.1 | 207 | 13/12 | 1097 |
| ||||||
| 5 | 340 | 440 | 48 | 328 | 336 | 110 | 1.5 | 156 | 25/19 | 266 |
|
| 858 | 0.2 | 151 | 23/18 | 1009 |
| ||||||
| 6 | 830 | 990 | 360 | 144 | 504 | 296 | 2.5 | 26 | 230/194 | 322 |
|
| 662 | 1.1 | 26 | 224/188 | 688 |
| ||||||
| 7 | 815 | 815 | 117 | 239 | 356 | 288 | 1.9 | 53 | 117/88 | 281 |
|
| 748 | 0.6 | 54 | 131/97 | 802 |
| ||||||
|
| |||||||||||
Обсуждение результатов.
Как видно из таблицы, пропускная способность левоповоротного направления №1 вполне удовлетворительна – фактическая интенсивность 184 авт/час, по данным имитационного моделирования 173 авт/час. Однако на этом направлении вероятность заторов вполне очевидна, так как время ожидания приемлемого интервала для левого поворота 8.2 сек составляет 28 секунд. А так как интенсивность левоповоротных машин 184 авт/час, то размер среднего интервала между ними составляет 3600/184 – около 20 секунд. То есть каждые 20 секунд к пересечению прибывает автомобиль чтобы повернуть налево, а приемлемый для него интервал 8.2 сек появляется только через 28 секунд. Пропускная способность праворотного направления явно недостаточна, поэтому предлагается устройство дополнительной полосы на подходе к пересечению, чтобы обеспечить движение автотранспорта без заторов и задержек (программа OPRS5ВB - цифры в нижней строке). Как видно из таблицы правоповоротные автомобили без задержки и, даже не снижая скорости, осуществляют движение направо.
По направлению №2 проблем практически нет как с правоповоротными, так и с левоповоротными автомобилями.
По направлению №3 проблема с правоповоротными автомобилями решается аналогично направлению №1. А вот для левоповоротные автомобили в часы пик будут испытывать постоянные затруднения вследствие недостаточной пропускной способности направления.
Левоповоротное направление №4 в часы пик будет испытывать незначительные затруднения.
Правоповоротное направление №5 не будет испытывать никаких затруднений с устройством отдельной дополнительной полосы движения.
Левоповоротные направления №6 и №7 в часы пик будут испытывать значительные затруднения. Интенсивность прибывающих машин составляет 144 авт/час и 239 авт/час соответственно. Это означает, что по направлению № 6 каждые 25 секунд к перекрёстку прибывает один автомобиль, а что по направлению № 7 каждые 15 секунд. А время появления приемлемого интервала – свыше 200 сек. Это означает, что на этих направлениях в часы пик всегда будет наблюдаться затор.