Содержание к диссертации
Введение
1. Движение лесовозных автопоездов в транспортных потоках . 11
1.1. Факторы, определяющие скорость движения лесовозного автопоезда. 11
1.1.1. Зависимость скорости лесовозных автопоездов от характеристик потока. 12
1.1.2. Зависимость скорости лесовозного автопоезда от зрительного восприятия пути движения водителем. 14
1.2. Движение автомобилей при обгоне . 16
1.3. Определение интенсивности движения, допускающей обгоны на расчетной скорости. 30
2. Теоретические основы движения автомобиля в транспортном потоке неоднородного состава . 41
2.1. Режим движения автомобиля по лесовозной автомобильной дороге 41
2.2. Расчетные схемы обгонов. 42
2.3. Траектория движения автомобиля при обгоне. 47
2.4. Поперечный наклон автомобиля при обгоне. 61
2.5. Определение длины наклонных прямолинейных участков траектории обгона. 64
2.6. Определение точности вычислений длины наклонных прямолинейных участков траектории обгона 67
2.7. Определение длины участка траектории параллельного оси дороги 70
2.8. Определение интенсивности движения, допускающей свободные обгоны. 72
2.9. Пример определения величины интенсивности движения допускающей обгоны. 75
3. Экспериментальные исследования. 77
3.1. Цель наблюдений. 78
3.2. Приборы и оборудование. 79
3.3. Точность измерений. 80
3.4. Определение числа измерений для репрезентативной выборки 83
3.5. Выбор экспериментального участка. 84
3.6. Методика производства наблюдений и обработка полученных материалов. 86
3.7. Анализ материалов наблюдений. 99
3.7.1. Наблюдения за движением одиночных автомобилей. 99
3.7.2. Наблюдения за скоростью движения автомобилей в потоке. 104
3.7.3. Наблюдения за движением автомобилей при обгонах и разъездах. 107
3.7.4. Исследование режимов движения автомобилей при обгоне. 109
3.8. Выводы по главе. 116
4. Исследование скоростей движения автомобилей в неоднородных по составу потоках . 118
4.1. Определение размеров траектории и времени движения автомобилей при обгонах на расчетной скорости. 118
4.2. Определение размеров траектории и продолжительности обгона в условиях интенсивного движения. 125
4.3. Влияние ширины проезжей части дороги на среднюю скорость автомобилей в потоке . 129
4.4. Определение средней скорости движения автомобилей в потоке на двухполосных дорогах с проезжей частью 7,0 и более метров. 144
4.5. Определение средней скорости движения автомобилей в потоке на лесовозных автомобильных дорогах малой ширины 154
5. Исследование зрительного восприятия лесовозной автомобильной дороги . 159
5.1. Особенности зрительного восприятия объектов. 159
5.2. Определение видимости на лесовозных автомобильных дорогах с помощью перспективных проекций 161
5.3. Назначение точек зрения и оценка оптической плавности участка лесовозной автомобильной дороги. 166
5.4. Определение расстояний видимости из условий обгона с переменной скоростью. 170
5.5. Зрительное восприятие переломов лесовозной автомобильной дороги в продольном профиле. 174
5.6. Зрительное восприятие дорожных закруглений . 180
5.7. Зрительное восприятие направления лесовозной автомобильной дороги. 184
5.8. Выводы по главе. 185
Основные выводы и рекомендации 188
Список использованной литературы 193
- Движение автомобилей при обгоне
- Методика производства наблюдений и обработка полученных материалов.
- Влияние ширины проезжей части дороги на среднюю скорость автомобилей в потоке
- Зрительное восприятие дорожных закруглений
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В развитии проектирования лесовозных автомобильных дорог исключительно большое значение имеет внедрение новой передовой техники производства, неуклонное повышение производительности труда и широкое использование внутренних ресурсов во всех областях материального производства – в промышленности, в сельском хозяйстве и на транспорте. Особое значение, в частности, представляет повышение производительности труда.
В последние годы наблюдается увеличение парка лесовозного автомобильного подвижного состава и резкое возрастание его грузооборота. Причем, значительное развитие должны получить дальние транзитные перевозки при широком внедрении большегрузных автопоездов. Необходимым условием рационального проектирования лесовозных автомобильных дорог и залогом дальнейшего повышения производительности лесовозного автомобильного транспорта является полное соответствие лесовозной автомобильной дороги требованиям движения.
С каждым годом автомобильный транспорт пополняется все более маневренными и высокопродуктивными типами лесовозов, предъявляющими повышенные требования к дорогам. Новые автомобили, создают большой по численности и разнообразный по своим эксплуатационным качествам парк. При интенсивном движении такое положение приводит к неполному использованию возможностей производительности лесовозных автопоездов, обладающих повышенными скоростями, и резко снижает пропускную способность дорог. Несмотря на это, в настоящее время при установлении категории дорог, ориентируются на суммарную интенсивность движения и за расчетную скорость принимают скорость одиночного автомобиля.
Степень разработанности проблемы. Немногочисленные исследования влияния на скорость лесовозного подвижного состава характеристик потока носили экспериментальный характер и заключались в массовых наблюдениях за движением автомобилей и определение их мгновенной скорости. Так, на протяжении ряда лет российскими учеными Курьяновым В.К., Кондрашовой Е.В., Скрыпниковым А.В., Дорохи-ным С.В., Бурмистровой О.Н. и другими проводились наблюдения за движением автомобилей на лесовозных автомобильных дорогах и дорогах общего пользования по которым проводилась вывозка лесоматериалов. В работах Афоничева Д.Н., Миковой Е.Ю., Скрыпникова А.В., Кондрашовой Е.В., Дорохина С.В. основное внимание уделено проектированию трассы автомобильной дороги в увязке с ландшафтом и приданию ей «внутренней» гармонии. Авторы работы анализирует воздействие на водителя различных элементов трассы дороги. Основными недостатками известных в настоящее время предложений по определению зрительной плавности и психологической ясности дороги можно выделить рекомендации о разделении точек зрения относительного объекта получены без достаточного учета условий движения автомобилей в потоке; отсутствуют критерии оценки «плавного» или «неплавного» изображения, которые позволили бы инженеру, не имеющему специальных архитектурных познаний, судить о зрительных качествах запроектированной дороги; предложения по учету зрительного восприятия при проложении трассы и проектировании элементов дорог, в основном, характер рекомендации.
Цель работы. Исследование процессов неоднородного автомобильного движения с целью учета требований при проектировании лесовозных автомобильных дорог.
Задачи исследований:
-
Теоретическое и экспериментальное исследование скоростей движения автомобилей неоднородных по составу потока.
-
Исследование зрительного восприятия водителями автомобилей пути движения.
-
Разработка рекомендаций по проектированию лесовозных автомобильных дорог в плане и профиле.
-
Разработка методики оценки изображений участков проектируемой лесовозной автомобильной дороги и нормативов, которое позволили бы инженеру учитывать требования зрительной плавности и ясности пути движения в процессе проектирования плана и профиля дороги.
Предмет исследования. Модели и методы исследования скорости транспорта на лесовозных автомобильных дорог.
Объект исследования. Объектом исследования являются факторы влияющие на процесс движения транспорта с целью оптимального проектирования лесовозных автомобильных дорог.
Методы исследований. Для получения и обработки данных использовались следующие методы: методы автоматизация процесса построения наглядных изображений, метод интегрального и дифференциального исчислений, натурные наблюдения и эксперимент. Обработка результатов производилась методами математической статистики: теория вероятностей, регрессионный и корреляционный анализы.
Научная новизна. Результатами диссертационной работы, обладающими научной новизной, являются:
1. Теоретические основы и расчетные схемы для определения параметров дороги
при проектировании лесовозных автомобильных дорог из условий обгона, отличаю
щиеся учетом поставленных задач проектирования и режимов движения, характерных
для этой дороги.
2. Математическая модель зависимостей скоростей движения автомобилей на
двухполосных автомобильных дорогах, отличающаяся учетом характера и числа об
гонов, интенсивности и состава движения.
-
Методика определения длины переходных кривых, отличающаяся учетом условий неравномерного движения автомобилей на лесовозных автомобильных дорогах общего пользования.
-
Методика назначения точек зрения и оценки визуальных качеств участка, отличающаяся прокладкой плана и профиля лесовозной автомобильной дороги в пределах видимости водителем направлений дороги.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Теоретические основы и расчетные схемы для определения параметров дороги
при проектировании лесовозных автомобильных дорог из условий обгона, позволяю
щие обеспечивать возможность удобного и безопасного движения с максимальными
техническими скоростями.
2. Математическая модель зависимостей скоростей движения автомобилей на
двухполосных автомобильных дорогах, позволяющая учитывать интенсивность и со
став потока и определять среднюю скорость движения.
-
Методика определения длины переходных кривых, позволяющая определять дорожные закругления проектируемых лесовозных автомобильных дорог при значительном снижении скорости потока на основной кривой по сравнению со скоростью на прямолинейных участках дороги.
-
Методика назначения точек зрения и оценки визуальных качеств участка, позволяющая выполнять оптический анализ для обеспечения зрительной плавности сложного участка и обеспечения безопасного движения автомобилей.
Значимость для науки. Теоретическая значимость заключается в разработке рекомендаций оценки изображений участков проектируемой лесовозной автомобильной
дороги, которые позволили бы инженеру учитывать требования зрительной плавности и ясности пути движения в процессе проектирования плана и профиля дороги.
Практическая значимость работы и результаты внедрения.
Разработанный комплекс методик позволяет производить всесторонние оценки конкурирующих вариантов проложения трассы, конструкций искусственных сооружений и транспортных развязок с точки зрения плавности сложных участков и обеспечения безопасного движения.
Достоверность выводов и результатов исследований обеспечена использованием методов математической статистики при планировании экспериментов и обработке их результатов. Достоверность выполненных исследований подтверждается: экспериментами с погрешностью до 5%; доверительной вероятностью не менее 90% у полученных закономерностей.
Личный вклад соискателя заключается в выполнении теоретической части, проведении экспериментальных исследований, получения результатов, разработке и внедрении практических рекомендаций.
Реализация работы. ООО «ИНТАГА» (Москва, 2016 г., трассирование лесовозной автомобильной дороги с учетом особенностей движения лесовозного подвижного состава), ООО «Вояж» (Воронежская область, город Воронеж, 2017 г., путем расчета ширины проезжей части лесовозных автомобильных дорог в лесном массиве), ООО «Атлантида» (Воронежская область, город Воронеж, 2017 г., путем внедрения методики расчета длины переходных кривых ), ООО «Гиперборея» (Воронежская область, город Воронеж, 2016 г., путем обеспечения зрительной плавности сложного участка дороги на этапе проектирования лесовозной автомобильной дороги).
Разработанные математические модели и программы для ЭВМ, реализующие эти модели, используются в учебном процессе кафедры эксплуатации транспортных и технологических машин ФГБОУ ВО «Воронежский ГАУ», кафедры транспортно-технологических машин и сервиса ФГБОУ ВО «Брянский государственный инженерно-технологический университет», кафедры технологий и машин лесозаготовок ФГБОУ ВО «Ухтинский государственный технический университет».
Апробация результатов работы. Результаты работы обсуждались на международных научно-практических конференциях: «Роль аграрной науки в развитии АПК РФ» (Воронеж, 2017), «Наука, образование и инновации в современном мире» (Воронеж, 2018), «Молодежный вектор развития аграрной науки» (Воронеж, 2018).
Публикации. Результаты исследований отражены в 12 работах, в том числе 1 свидетельство программ ЭВМ, в изданиях, рекомендованных ВАК РФ – 5, монографии - 1.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Наиболее существенные результаты, выносимые на защиту, относятся к пункту: 15 – Обоснование схемы транспортного освоения лесосырьевых баз, поставки лесопродукции, выбора техники и способов строительства лесовозных дорог и инженерных сооружений.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, выводов и рекомендаций, библиографического списка из 191 наименования. Основные материалы диссертации изложены на 217 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 61 рисунок.
Движение автомобилей при обгоне
На автомобильных дорогах с числом полое движении меньшим, чем число скоростных групп автомобилей в потоке, происходят постоянные обгоны тихоходных автомобилей более быстроходными. Затруднение, либо сокращение числа обгонов, как уже отмечалось, ведет к значительному снижению скорости и безопасности движения отдельных автомобилей и потока в целом.
Вопрос о характере движения автомобиля при обгоне, впервые возник в связи с определением пропускной способности дороги при неоднородном составе движения [44, 45, 46, 47, 49, 51, 53, 57, 59, 60 64, 95, 109, 151, 153]. Несколько позже схема обгона стала применяться в качестве расчетной при определении расстояний видимости [23, 54, 149].
Работы, в которых в той или иной связи исследовался процесс обгона, весьма немногочисленны и сводится в основном либо к разработке теоретических схем построения Фишельсон М.С., Винер В., либо к получению зависимостей продолжительности обгона и длины интервала во встречном потоке автомобилей, необходимого для обгона [160, 191].
Одно из первых теоретических исследований обгона было выполнено в 1923г. Шааром [189].
Процесс обгона по Шаару представляется следующим.
Обгоняющий автомобиль, приблизившись к обгоняемому на некоторое расстояние, съезжает на полосу встречного движения. Съезд автомобилей происходит по траектории, которая представляет собой кривую, состоящую из сопряженных отрезков круговых кривых. По такой же траектории автомобиль съезжает на свою полосу и после обгона.
Длину криволинейного участка траектории обгона (W) Шаар принимает равной длине проекции двух дуг круговых кривых, описанных радиусом r (рисунок 1.1): W= , где m – величина поперечного смещения автомобиля при обгоне; V – скорость обгоняющего автомобиля на криволинейных участках траектории определяется из условий устойчивости против бокового скольжения по формуле:
Согласно схеме, предложенной Шааром, обгоняющий автомобиль при выходе на полосу встречного движения проходит путь k, равный сумме участков 2 +l где l – длина обгоняемого автомобиля - запасный участок, пройденный автомобилем в течение одной секунды со скоростью U= - , где ( и - скорости обгоняющего и обгоняемого автомобилей).
Приведенная схема имеет ряд недостатков. Так, например, автор предполагает значительное изменение скорости при съезде обгоняемого автомобиля на полосу встречного и возвращения на ось своей полосы. Однако, при этом путь и время, необходимые для торможения и разгона, не учитывается. Последнее приводит к тому, что в отдельных случаях, когда скорость обгоняемого автомобиля не ниже скорости обгоняющего при движении последнего на криволинейных участках траектории, обгоняющий автомобиль в конце обгона будет находится позади обгоняемого. Это положение отмечалось и Фишельсоном М.С. [189]. Последний на основе критики схемы, представленной Шааром, разработал схему, которая в принципе аналогична первой. Основное схемы, рекомендуемое Фишельсоном М.С., состоит в следующем.
Несколько отличаются по величине и принятые Фишельсон М.С. радиусом криволинейных участков траектории, длины запасных отрезков и др.
Чрезвычайно близка к приведенным выше схемам и спроектирована Венером В. [191].
Основное отличие этой схемы от двух предыдущих Венер В. предполагает, что движение обгоняющего автомобиля происходит с постоянной скоростью, т.е. без «задержки», как это принято у Шаара и Фишельсона М.С.
На полосе встречного движения автомобиля №1 проходит расстояние, равное: Венер В. считает, что обгоняющий автомобиль должен начать переход на полосу встречного движения на таком расстоянии от обгоняемого автомобиля [191], чтобы процесс поворота был закончен на некотором расстоянии а от автомобиля. Это расстояние должно быть не меньше пути, пройденного автомобилем за время реакции водителя.
После прохода этого расстояния начинается процесс обратного поворота.
Автор считает, что в момент начала съезда автомобиля №1 на свою полосу между ним и автомобилем №2 не обязателен большой интервал, так как автомобиль №1 движется с большей скоростью, чем автомобиль №2, и быстро уходит от последнего. Общая длина участка, на котором происходит весь процесс обгона, будет равна сумме:
Для полного освещения вопроса о теоретических схемах обгона рассмотрим схему, принятую Бируля А.К. [7].
Некоторое отличие этой схемы от приведенных выше заключается в следующем (рисунок 1.4)
Автор принимает, что начало объезда находится на расстоянии от обгоняемого автомобиля, равном разности тормозных расстояний S1 и S2. Последнее, по мнению автора, обеспечивает безопасную остановку обоих автомобилей, если обгоняемый автомобиль встречает препятствие, а обгоняющий не может начать объезд.
Бируля А.К. предполагает, что обгоняющий автомобиль выйдет на один поперечник с обгоняемым на расстоянии l2 от начальной точки траектории. где и - скорости обгоняющего и обгоняемого автомобилей.
Таким образом, вся длина траектории обгона ставится в зависимость от длины тормозных путей обоих автомобилей, т.е. интервала между машинами в начале обгона.
Бируля А.К. отмечает, что длина прямолинейного участка обгона обычно несколько меньше расчетной за счет некоторого увеличения (10-20%) скорости на этом участке [7].
Анализируя приведенные выше схемы траектории движения автомобиля при обгоне, можно отметить следующее:
1. Схемы основаны на излишне упрощенном представлении о характере криволинейного движения автомобиля при обгоне.
Так, все авторы схем считают, что криволинейные участки траектории могут быть приняты как сопряжения отрезков круговых кривых. В то же время очевидно, что переход автомобиля от прямолинейного движения к криволинейному по такой траектории будет сопровождаться мгновенным ростом центробежного ускорения от 0 до некоторой величины, определяемой размерами радиуса.
Особенно значительной величины центробежное ускорение достигает в точках перелома криволинейных участков, в связи с изменением положения центра кривизны.
Методика производства наблюдений и обработка полученных материалов.
1. Методика производства наблюдений.
Определение скорости одиночных автомобилей при свободном движении производилось по следующей методике.
На дороге отмерялся участок длиною 150-200 м.
При подаче сигналов наблюдателем – 200м., контактным прибором – 150м.
В обоих концах участка поперек дороги разбивались створы, у которых размещались наблюдатели (либо у одного конца наблюдатель, у другого – контактный прибор).
При пересечении автомобилем одного из поперечников наблюдатель, стоящий у этого поперечника, включал секундомер. В момент пересечения автомобилем поперечника в другом конце участка секундомер по сигналу останавливался.
В журнале делалась запись о типе автомобиля, времени движения и ситуации на дороге (встречные автомобили и их близость, обгоны и др.)
В случаях применения контактного прибора наблюдатель имел два секундомера, по которым определялось время движения автомобилей обоих направлений.
При производстве наблюдений исполнитель стремился, по возможности, меньше привлекать внимание водителей.
Наблюдения за скоростью движения автомобилей в потоке проводились по следующей методике.
Наблюдатели №1 и №2 вели замеры времени движения автомобилей по правой полосе движения.
Замер времени производился с помощью секундомеров. Секундомеры наблюдателей всей группы перед началом наблюдений включались одновременно. В момент прохождения автомобиля №1 (1-а) записывал показания секундомера в минутах и секундах (например: 18 мин. 45сек.), тип и номер автомобиля. В момент прохождения автомобиля наблюдатель №2 (2-а) тоже записывает показания секундомера (например: 25 мин. 25сек.), тип и номер машины.
Время движения автомобиля на участке длиной 5 км., определялось так: (25х60+25)-(18х60+45)=1525-1125=400 сек.
Скорость движения будет равна: 1800:400=45 км/час.
Результаты наблюдений заносились в электронный журнал.
Всего за время наблюдений за скоростями движения автомобилей были зарегистрированы скорости около 3 тысяч автомобилей.
Регистрация траектории скорости движения автомобиля при обгоне осуществлялась следующим путем.
На участке дороги длиною 200м., через каждые 10 метров мелом наносились поперечные полосы.
В конце участка располагался наблюдатель. Затем, на расстоянии 1,0-1,5км от участка на обочине дороги останавливался экспериментальный автомобиль.
При прохождении мимо него одиночного автомобиля и отсутствии встречного движения экспериментальный автомобиль выезжал на дорогу.
Пропустив проходящий автомобиль на определенное расстояние (в зависимости от скорости последнего), экспериментальный автомобиль начинал двигаться и разгонялся до скорости 60-70 км/час.
Пройдя некоторый отрезок дороги с этой скоростью, автомобиль догонял тихоходный и совершал обгон.
Время съезда экспериментального автомобиля с обочины на дорогу определялось с таким расчетом, чтобы в момент обгона тихоходный автомобиль находился на экспериментальном участке.
Скорость обгоняемого автомобиля определялась по методике, изложенной выше. Его положение в поперечном профиле проезжей части регистрировалось по отпечаткам колес, которые оставались на покрытии при пересечении автомобилем меловых полос.
Траектория экспериментального автомобиля также определялась по отпечаткам колес, либо по следу, который оставался на покрытии при помощи красящей жидкости. Эта жидкость вытекала на дорогу по трубке из бачка, установленного на автомобиле.
Замеры ординат траектории производились по следующей методике.
Вдоль следа экспериментального автомобиля, у кромки покрытия, разбивался базис.
Через каждые десять метров от конца траектории на линии базиса делались засечки.
Затем при помощи рулетки в местах засечек замерялись ординаты траектории.
Ординаты той части траектории автомобиля, которая проходила по уже размеренному участку, замерялись на поперечных линиях.
Исследование обгонов производилось при помощи двух экспериментальных автомобилей ВАЗ 21921-50-212 «Калина» и двух – КАМАЗ 43118 с ГМ.
Эти типы автомобилей и величина их скорости при движении на свободных участках дороги назначались из следующих соображений.
ВАЗ 21921-50-212 «Калина» - один из наиболее распространенных быстроходных легковых автомобилей (50% от общего объема легкового движения). В соответствии с нормами элементы дорог 2-й категории рассчитываются на скорость движения легковых автомобилей – 100км/час. Однако, как показали экспериментальные исследования, автомобили, движущиеся с такой скоростью, наблюдаются весьма редко. Средняя скорость автомобилей редко превышает 60-70 км/час.
Такое положение обусловлено тем, что уже при интенсивности 80-100 автомобилей в час часто происходят встречи и обгоны. Скорость во время маневров на дорогах с 7-ми метровой шириной проезжей части не превышает b 70-80 км/час. На дорогах шириною 6,0 м. скорость обгоняющего автомобиля при свободном движении была принята равной 60-70 км/час.
Автомобиль КАМАЗ 43118 с ГМ – один на наиболее быстроходных грузовых автомобилей, его скорость при благоприятных дорожных условиях (покрытие, уклоны и др.) составляет 60-70 км/час.
Кроме, того маневренные качества автомобиля КАМАЗ 43118 с ГМ дают возможность свободно совершать обгоны более тяжелых, а в отдельных случаях (в порожнем направлении) и более быстроходных автомобилей потока. Все это послужило основание для выбора автомобиля КАМАЗ 43118 с ГМ в качестве экспериментального. Скорость движения этого автомобиля на свободных участках дороги принималась равной 65-75 км/час.
Мгновенная скорость автомобилей на свободных участках дороги определялась следующим путем.
Данные наблюдений обрабатывались по следующей методике.
Замеры скорости одиночных легковых и грузовых автомобилей, сделанные в равные часы и дни на дорогах одной ширины, при вычислении их средних значений, рассматривались как элементы одной генеральной совокупности. Такое объединение оказалось возможным благодаря тому, что все наблюдения проводились при одинаковых условиях (интенсивность движения, тип и состояние покрытия, освещенность, метеорологические условия и др.). Полученные совокупности значений скорости представляли собой непрерывно варьирующие ряды.
Затем по способу центральных моментов вычислялись средние Х и их дисперсии . Все замеры скорости, отличающиеся от средних больше, чем на 3 , отбрасывались.
Для определения среднего значения признака и его дисперсии совокупность разбивалась на интервалы (варианты) в 0,5 м/сек.
В качестве значения признака Х для всех единиц, попавших в один интервал, принималась середина интервала. Затем, в целях облегчения дальнейших расчетов, Х каждого интервала изменялось и определялось новое, измененное значение признака –Х1. Далее, значения Х1 и Х2 умножались на частоты m. Сумма тех и других произведений делились на суммы весов и определялись: и
Влияние ширины проезжей части дороги на среднюю скорость автомобилей в потоке
Наблюдения на дорогах показали, что движение одиночных автомобилей (в том числе лесовозных автопоездов) и потока в целом происходит с переменной скоростью. Скорости автомобилей меняются по длине дороги под влиянием дорожных условий и взаимодействия с другими автомобилями потока в процессе обгонов и разъездов. В свою очередь скорости и траектории автомобилей на участке маневра зависят от интенсивности, состава движения и ширины проезжей части дороги. Причем, степень влияния интенсивности и состава движения на скорость автомобилей в значительной мере определяется шириной проезжей частит дороги. Такое положение обусловлено следующим.
На свободных участках дороги автомобили движутся ближе к оси проезжей части. Зазоры между кромкой покрытия и колесом автомобиля, как уже отмечалось, позволяют развивать значительные скорости даже на дорогах с узкой проезжей частью, при хорошем состоянии покрытия, малых уклонов и др. Поэтому скорость автомобилей при свободном движении практически не зависит от ширины проезжей части дороги, при прочих равных условиях (рисунок 4.7).
При встречах и обгонах, число которых обусловлено интенсивностью и составом движения, автомобили вынуждены съезжать на ось своей полосы. Скорость движения автомобилей на участке маневра и значительной мере определиться и шириной проезжей части дороги и габаритами автомобилей.
Наблюдения показали, что на дорогах с проезжей частью 6,5-6,0 и менее метров скорость автомобилей на участке маневра, как правило, оказывается ниже их скорости на свободных участках дороги. Необходимо отметить, что ограничение скорости при обгонах неизбежно приводит к сокращению числа последних.
Следствием изложенного выше является то, что влияние интенсивности и состава движения на скорость автомобилей резко возрастает с уменьшением ширины проезжей части дороги. Так, на дорогах IV и V категории минимальная величина интенсивности движения, которая оказывает влияние на скорость автомобилей отдельных групп и потока в целом, составляет 20-25 автомобилей в час.
На дорогах II – III категорий влияние интенсивности движения на скорость автомобилей незначительно при интенсивности потоков до 150-200 автомобилей в час и резко возрастает с увеличением интенсивности движения до 250 и более автомобилей в час (рисунок 3.8 и рисунок 4.9).
Отсутствие заметного влияния интенсивности и состава движения на скорость автомобилей обусловлено следующим.
На дорогах II –III категорий, как показали наблюдения, ширина проезжей части допускает свободные разъезды автомобилей со скоростями 60-70 км/час (таблица 4.1). С такими и меньшими скоростями движутся 97-98% всех автомобилей потока. Поэтому скорость движения автомобилей на участке встречи практически не отличается от скорости на свободных участках дороги.
Иначе обстоит дело со скоростью движения автомобилей при обгонах. Возможность обгонов, как известно, обусловлена наличием во встречном потоке интервалов, достаточных для обгона. Явление неравномерности движения потока – его пульсация [27, 39, 40, 45, 46, 47, 80, 77] делает возможными отдельные обгоны и при интенсивностях в 600-700 автомобилей в час.
Однако уменьшение числа обгонов по сравнению с числом, необходимым для поддержания желательных скоростей автомобилей наблюдается уже при интенсивностях в 200-250 автомобилей в час в оба направления. Следует отметить, что приведенное выше явление оказывает существенное влияние на скорость автомобилей только на дорогах II и III категорий. На дорогах IV и V категорий нивелирование скоростей в потоке наблюдается уже при интенсивностях в 120-150 автомобилей в час, т.е. при величинам, когда интервалов, достаточных для обгона, в потоке больше, чем необходимо для поддержания желательных скоростей.
Выполненные наблюдения за движением позволили определить расчетные схемы движения автомобилей в потоках на дорогах разных категорий.
Зрительное восприятие дорожных закруглений
1. Дорожные закругления, расположенные на горизонтальном участке.
Наиболее простым и распространенным дорожным закруглением является сопряжение прямых участков дороги при помощи круговой кривой постоянного радиуса.
Окружность в перспективе может проектироваться окружности, прямой линии, эллипса, параболы и гиперболы [53].
На рисунке 5.12 дан пример перспективы дорожного закругления, элементы которого с проектировалась: правая бровка полотна – эллипсов, ось – параболы и левая бровка – гиперболой.
При рассматривании закруглений с точки зрения водителя последняя будет располагаться на высоте 1,5-2,0 м. Превышение точки зрения над поверхностью дороги незначительно по сравнению с радиусом проектируемой кривой. Поэтому проекция окружности чаще всего будет представлять собой гиперболу с небольшим углом между асимптотами. Форма и параметры гиперболы будут изменяться в зависимости от расстояния точки зрения до начала кривой.
При приближении точки зрения к началу кривой гипербола поворачивается, а проекция точки касания прямой к окружности перемещается к вершине гиперболы. Таким образом изображение данного участка как бы выпрямляется.
Пример перспективы дорожного закругления, элементы которого с проектировалась: правая бровка полотна – эллипсов, ось – параболы и левая бровка – гиперболой.
На рисунке 5.13 изображены перспективные проекции полотна дорожного закругления Р=600м, с точек зрения расположенных на 250, 125 и 50м от начала кривой.
В результате оказывается, что данное дорожное закругление, расположенное на горизонтальном участке, воспринимается как плавная кривая только с расстояния 50м. С расстояния 125 и 250м. и более метров оно воспринимается резко.
Исследование оптического восприятия дорожных закруглений разных радиусов показало, что оптически «выгодная» величина последних зависит от угла поворота. Так, если при угле поворота в 150. Закругление, описанное радиусом 600м, воспринимается как плавная кривая, то при угле в 50 дорожное закругление этого же радиуса воспринимается как резкий перелом.
2. Дорожное закругления, расположенные на уклоне.
Оптический анализ закруглений, расположенных в плоскости, наклонной к горизонту, показал, что уклон плоскости влияет на восприятие закругления сравнительно мало. Это объясняется тем, что применяемые уклоны незначительны по отношению к размерам элементов дороги в плане.
На рисунке 5.14 даны перспективные проекции двух участков дорожного закругления с Р=600м, при =150. Дорожное закругление, изображенное на рисунке 5.14а, расположено на горизонтальном участке. Дорожное закругление на рисунке 5.14б, расположено на подъеме.
Как видно из рисунка 5.14, кривая на горизонтальном участке воспринимается крутым поворотом, на подъеме как плавное закругление.
Ниже приведена таблица 5.6, в которой указаны величины радиусов, обеспечивающих при данных углах хорошее оптическое восприятие.