Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние регулируемых перекрестков и методы оценки их потребительских свойств 11
1.1 Анализ состояния регулируемых перекрестков в городах . 11
1.2 Потребительские свойства изолированных регулируемых перекрестков в России и за рубежом и методы их оценки 20
1.2.1 Анализ оцениваемых потребительских свойств изолированных регулированных перекрестков 20
1.2.2 Оценка пропускной способности полосы движения на изолированном регулируемом перекрестке 23
1.2.3 Сравнение методик оценки пропускной способности полосы движения для условно совместимых потоков в США и ФРГ 24
1.2.4 Безопасность дорожного движения на регулируемом перекрестке 30
1.2.5 Экологические потребительские свойства регулируемых перекрестков 33
1.2.6 Экономические потребительские свойства регулируемых перекрестков . 35
1.2.7 Комплексные показатели потребительских свойств 38
1.3 Методы повышения потребительских свойств на регулируемых перекрестках 44
1.4 Проведенные исследования пропускной способности оборудованных светофорами полос движения автомобильных дорог 54
1.5 Цели и задачи диссертационного исследования автора . 63 Основные выводы по главе 1 64
Глава 2. Теоретическое обоснование методики повышения потребительских свойств изолированных регулируемых перекрестков . 67
2.1. Общие подходы к теоретическому обоснованию методики оценки и повышения потребительских свойств изолированных регулируемых перекрестков 67
2.2 Системный анализ изолированного регулируемого перекрестка как подсистемы улично-дорожной сети 68
2.3. Формирование системы потребительских свойств изолированных регулируемых перекрестков 75
2.3.1. Принципы формирования системы потребительских свойств изолированных регулируемых перекрестков 75
2.3.2 Методика проведения экспертной оценки 86
2.3.3. Анализ результатов экспертного опроса для определения системы потребительских свойств 89
2.4 Система потребительских свойств изолированных регулируемых перекрестков 91
2.5 Приоритетность мероприятий повышения потребительских свойств изолированных регулируемых перекрестков и оценка их эффективности 94
2.6 Определение перечня параметров потребительских свойств, объектов и методов для проведения натурных наблюдений . 102
Основные выводы по главе 2 109
Глава 3. Исследование влияния геометрии изолированных регулируемых пересечений и состава транспортных потоков на потребительские свойства этих пересечений 110
3.1.Обоснование требований к оценке закономерностей распределения величины интервалов между разъезжающимися с изолированного регулируемого перекрёстка автомобилями 110
3.1.1. Предварительная оценка закономерности распределения величины интервалов 110
3.1.2 Проверка закона распределения временных интервалов между автомобилями . 112
3.1.3 Обоснование необходимого объема выборки для оценки математического ожидания . 115
3.2. Закономерности влияния геометрических характеристик ИРП и современного состава транспортных потоков на потребительские свойства ИРП
3.2.1. Интервалы между разъезжающимися с изолированного регулируемого перекрёстка автомобилями 117
3.2.2 Влияние дорожно-транспортных условий на поток насыщения полосы прямого направления движения 124
3.3. Влияние состава транспортных потоков и геометрии полос движения на пропускную способность ИРП 124
3.3.1. Закономерности изменения потока насыщения в зависимости от дорожно-транспортных условий на ИРП . 127
3.3.2. Влияние величины потока насыщения на потребительские свойства изолированного регулируемого перекрестка 132
Основные выводы по главе 3 135
Глава 4. Рекомендации по повышению транспортных потребительских свойств изолированных регулируемых пересечений на УДС городов на основе использования современной модели потока насыщения . 137
4.1. Алгоритм повышения потребительских свойств ИРП 137
4.2. Рекомендации по использованию в существующих методах современной модели потока насыщения с учётом геометрических характеристик пересечений и современного состава транспортных потоков 144
4.3 Экономическое обоснование мероприятий по повышению потребительских свойств 146
Основные выводы по главе 4 149
Общие выводы 150
Библиографический список 152
Приложения . 163
Список сокращений 169
- Анализ оцениваемых потребительских свойств изолированных регулированных перекрестков
- Методы повышения потребительских свойств на регулируемых перекрестках
- Системный анализ изолированного регулируемого перекрестка как подсистемы улично-дорожной сети
- Предварительная оценка закономерности распределения величины интервалов
Введение к работе
Актуальность работы. В последнее десятилетие с ростом уровня
автомобилизации многие города России столкнулись с проблемой заторов и
длительных задержек транспортных средств на улично-дорожной сети (УДС). На
УДС крупных городов местами возникновения таких проблем являются, как
правило, регулируемые перекрестки (РП), определяющие пропускную способность
и другие потребительские свойства, улиц и дорог с регулируемым движением. Под
потребительскими свойствами регулируемых перекрестков понимаются такие
свойства, как безопасность и качество дорожного движения, экономичность и
экологичность дорожного движения, а также эксплуатационная надежность
регулируемых перекрестков. Очевидно, что с дальнейшим ростом уровня
автомобилизации в России проблемы связанные с недостаточными
потребительскими свойствами будут обостряться, поэтому одной из задач транспортной стратегии РФ до 2030 г. является устранение «узких мест», к которым относят изолированные регулируемые перекрестки (ИРП), где существенно меняются условия, режимы и состав транспортных потоков. Приведенное выше говорит о необходимости развития теории и практики совершенствования потребительских свойств регулируемых перекрестков. Под совершенствованием понимается обоснованное повышение потребительских свойств регулируемых перекрестков.
Значения теоретической пропускной способности (поток насыщения) полосы движения на РП используемые в настоящее время в РФ были приняты более 30 лет назад.
В других действующих рекомендациях значения максимальной
практической пропускной способности полосы движения значительно отличаются друг от друга, так на улицах регулируемого движения в соответствии с МГСН 1.01-99 (региональный характер норматива, для г. Москвы, 1999г.) они равны 750 -850 прив.авт./час, а в руководстве для проектирования улиц и дорог (1980г.) – 600 -700 прив.авт./час.
Оценка пропускной способности полос движения на ИРП существенно влияет на принятие оптимальных решений как для проектирования улиц и дорог с регулируемым движением, так и для детальной планировки ИРП.
На РП городов РФ происходит от 8,8 до 24,4% ДТП (чем больше город, тем больше ДТП приходится на регулируемые перекрестки). Зарубежные данные также подтверждают это, так исследование Вилтшко в Штутгарте (Германия) показало, что 58% ДТП приходится на перекрестки, а 21% ДТП на РП, при этом расходы от ДТП на РП 34% и выше, чем расходы от ДТП на регулируемых дорожными знаками перекрестках (15%). При этом установлено, что безопасность дорожного движения во многом определяется потребительскими свойствами, принимаемыми в зависимости от точности оценки пропускной способности на ИРП.
В связи с этим изучение и совершенствование методов оценки и повышения потребительских свойств ИРП УДС городов на основе исследования современных состава и режимов движения транспортных потоков является весьма актуальным.
Целью диссертационной работы является разработка рекомендаций по оценке и повышению транспортных потребительских свойств изолированных регулируемых перекрестков улично-дорожной сети города на основе учта влияния геометрических характеристик пересечений и состава движения на режимы движения транспортных потоков.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. проанализировать существующие методы оценки и повышения потребительских
свойств изолированных регулируемых перекрстков на улично-дорожной сети
города;
2. разработать систему потребительских свойств изолированных регулируемых
перекрстков, с целью установления их внутренних и внешних взаимосвязей и
обоснования эффективного метода их оценки и расчта;
3. выявить и оценить закономерности влияния геометрических характеристик
пересечений и состава современных транспортных потоков на потребительские
свойства изолированных пересечений на улично-дорожной сети города;
4. разработать математическую модель оценки потока насыщения полосы прямого
направления движения в зависимости от ширины полосы движения и состава
транспортного потока на ИРП;
5. Разработать рекомендации по повышению транспортных потребительских
свойств изолированных регулируемых пересечений на УДС городов на основе
математической модели оценки потока насыщения полосы прямого направления
движения в зависимости от ширины полосы движения и состава транспортного
потока.
Основная идея работы: Уточнение величин потока насыщения для использования в существующих методах расчета цикла и фаз регулирования, а также при оценке пропускной способности ИРП способно существенно повысить их транспортные потребительские свойства.
Теоретической и методологической основой исследования послужили научные труды по проблемам пропускной способности регулируемых перекрестков, натурные исследования, методы системного анализа, основы системотехники в решении инженерных задач в строительстве.
Объектом исследования являются изолированные регулируемые перекрестки УДС города.
Предметом исследования являются закономерности, описывающие влияние дорожно-транспортных факторов на потребительские свойства ИРП.
Научная новизна работы заключается в разработке следующих теоретико-методологических и методических основ повышения потребительских свойств ИРП, которые выносятся на защиту:
система потребительских свойств изолированных регулируемых перекрестков;
математическая модель оценки потока насыщения полосы прямого направления движения в зависимости от ширины полосы движения и состава транспортного потока изолированных регулируемых перекрестков;
рекомендации по повышению транспортных потребительских свойств изолированных регулируемых пересечений на УДС городов на основе использования усовершенствованной модели оценки потока насыщения полосы прямого направления движения в зависимости от ширины полосы движения и состава транспортного потока.
Практическое значение диссертационной работы заключается:
- в совершенствовании методики повышения потребительских свойств регулируемых перекрестков;
- в возможности обоснования ширины улицы регулируемого движения (в зоне ИРП) на основе полученной модели оценки величины потока насыщения полос прямого направления движения;
Апробация результатов исследования: Результаты наблюдений на ИРП в Германии докладывались и получили одобрение при защите дипломной работы автора в г. Кельн (2007г). Основные положения и результаты исследований в России были доложены и получили одобрение на научно-технических конференциях «молодежь и научно-технический прогресс в дорожной отрасли юга России» (Волгоград, 2010), «Инженерные проблемы строительного материаловедения, геотехнического и дорожного строительства» (Волгоград, 2009) «инновационные организационно-технологические ресурсы для развития строительства доступного и комфортного жилья в Волгоградской области» (Волгоград, 2008), ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ВолгГАСУ (2009 – 2011 гг.), на 71-й научно-методической и научно-исследовательской конференции в МАДИ (Москва, 2013) и заседаниях кафедры «Изыскания и проектирование транспортных сооружений» ВолгГАСУ (2009-2011гг.).
Реализация работы:
Рекомендации по использованию в существующих методах методики оценки
и повышения транспортных потребительских свойств изолированных
регулируемых пересечений с учтом геометрических характеристик пересечений и состава транспортных потоков приняты к использованию Департаментом городского хозяйства администрации г. Волгограда для оценки проектов организации движения и других решений направленных на повышение потребительских свойств изолированных регулируемых пересечений, а также используются в учебном процессе ВолгГАСУ.
Публикации по теме: Основные теоретические положения и научно-практические результаты опубликованы в 8 трудах, в том числе 4 публикации в изданиях, включенным в перечень ВАК (из которых 2 публикации в Интернет -Вестнике ВолгГАСУ)
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов, изложена на 169 страницах машинописного текста, содержит 88 рисунков и 29 таблиц, библиографический список из 146 источников.
Анализ оцениваемых потребительских свойств изолированных регулированных перекрестков
Оценка состояния элементов УДС является начальной составляющей при градостроительном проектировании. Известно, что главным показателем технического уровня и эксплуатационного состояния дорог являются их потребительские свойства, т.к. целевое назначение автомобильной дороги -обслуживание интересов пользователей дорожных услуг.
К потребительским свойствам как параметрам управления дорожным движением предъявляется ряд требований [86]: они должны поддаваться количественной оценке - объективные числовые значения понимают и не специалисты; - экспертные же и интуитивные решения часто не понимаемы большинством участников дорожного движения, поэтому их нельзя считать обоснованными; поддаваться учету с допустимыми расходами в условиях ограниченного времени и недостаточного финансирования на практике применяются упрощенные методики, например, при учете параметров транспортного потока; значимость - затраты времени на учет этих критериев должны приводить к ощутимому экономическому, экологическому или другому (устанавливаемому в конкретных условиях) эффекту; восприимчивость к изменениям параметров транспортного потока; охватывать максимально возможное количество факторов влияния на условия дорожного движения. Типы потребительских свойств изолированного регулируемого перекрестка Для того чтобы определить какие потребительские свойства в каких случаях относятся к одной или другой группе необходимо рассмотреть российский и зарубежный опыт оценки потребительских свойств на регулируемых перекрестках.
Если для дороги в целом основным потребительским свойством принята фактическая обеспеченная скорость движения [49], то для -регулируемого перекрестка (элемента автомобильной дороги) в России в качестве потребительских свойств применяются степень загрузки (1) и средняя задержка согласно формуле Вебстера.
Задержка (Вебстер), применима при степени загрузки до 1 Задержки (основанные на современных моделях их оценки) - Доля останавливающихся автомобилей на перекрестке - Длина очереди (в сравнении с длиной перегона) - Уровень удобства (обслуживания) движения - Интегральные показатели, учитывающие весовое значение отдельных потребительских свойств
Анализ методик оценки задержек бесконфликтно пропускаемых транспортных потоков в Германии и США [106, 109] показал, что немецкая методика применима только для жесткого не координированного регулирования. Оценку качества дорожного движения для координированных регулируемых перекрестков в ФРГ производят по доле останавливающихся автомобилей на перекрестке. Методика HCM2000 позволяет оценивать задержки при адаптивном регулировании и на координированных светофорных объектах.
Основные потребительские свойства регулируемого пересечения дорог для транспортных потоков (пропускная способность, степень загрузки, задержки, длина очереди) находятся в зависимости от величины потока насыщения. Пропускная способность одной полосы проезжей части в сечении стоп-линии ИРП для бесконфликтно пропускаемого потока в России [6] определяется как: где: tз — продолжительность зеленой фазы светофора, с; Tц — продолжительность цикла регулирования, с; tа — отрезок времени между включением зеленого сигнала светофора и пересечением стоп-линии первым автомобилем (стартовый временной интервал), с; tа зависит от степени внимательности и опыта водителя и находится в пределах от 1 до 3 с. Для расчетов рекомендуется принимать tа=2с. tП — средний интервал прохождения автомобилей через стоп-линию (интервал следования между автомобилями), с; Интервал следования согласно наблюдениям [6] составляет для легковых автомобилей 2—3 с, для грузовых — 3—5 с. В условиях смешанного транспортного потока рекомендуется принимать tП = 3 с. значение величины потока насыщения Мн. П Учет влияния поворачивающих автомобилей в России производится за счет сокращения пропускной способности полос с бесконфликтно пропускаемыми автомобилями, введением поправочных коэффициентов [6]. В Германии и США другой подход к определению пропускной способности полос с потоками, пропускаемыми с конфликтом.
Методы повышения потребительских свойств на регулируемых перекрестках
Существуют различные подходы к повышению потребительских свойств ИРП. Если за рубежом разработано и регулярно обновляется большое количество нормативной и рекомендательной технической литературы, касающейся методик повышения потребительских свойств ИРП [86, 88-90, 94, 101, 107, 109, 108, 117, 121, 126, 129, 132-134], то в России нормативы и рекомендации по данному вопросу [12, 15-16, 27, 33, 51, 59-64] не в полной мере соответствуют сегодняшним уровням загрузки ИРП.
Так как транспортные условия на ИРП непрерывно изменяются (состав потока, распределение по направлениям, степени загрузки отдельных полос, возможности проезда для пропускаемых с конфликтом потоков), а изменение эксплуатационных условий в полном соответствии с изменившейся ситуацией невозможно, необходимо принимать оптимальные решения, учитывающие противоречивость требований к пропускной способности и безопасности дорожного движения.
Понятие оптимизация (от лат. optimum — наилучшее) включает два определения – это процесс нахождения экстремума (глобального максимума или минимума) определённой функции или процесс выбора наилучшего (оптимального) варианта из множества возможных. Наиболее надёжным способом нахождения наилучшего варианта является сравнительная оценка всех возможных вариантов (альтернатив). Если число альтернатив велико, при поиске наилучшей обычно используют методы математического программирования. Применить эти методы можно, если есть строгая постановка задачи: задан набор переменных, установлена область их возможного изменения (заданы ограничения) и определен вид целевой функции от этих переменных [Большая Советская Энциклопедия].
Из определения понятия оптимизации можно сделать вывод, что если существует большое количество альтернатив решения, требующего численного значения результата, то оптимизация – это минимизация целевой функции. Если же альтернатив решения не много и не требуется численного решения с заданной достоверностью, то оптимизация – это управленческое решение, основанное на опыте и знаниях лица принимающего решение. Главный недостаток управленческого решения – субъективизм (состояние и характеристики лица принимающего решение, личные отношения). Наиболее перспективными являются автоматизированные системы принятия решений, в которых вариант решения, рассчитанный компьютером и сверенный с системой целей, принимается к исполнению через соответствующие исполнительные механизмы автоматически.
Значение оптимизации дорожного движения на участке улично дорожной сети (в транспортном узле), особенно в последнее время, с развитием программного и аппаратного оснащения проектных организаций, играет все большую роль при принятии инженерных решений. Математическая оптимизация является процессом неоднозначным, зависящим от правильного выбора целевой функции оптимизации, критериев оптимизации и системы оценочно-измерительных показателей потребительских свойств, позволяющих оценить уровень достижений целевых и критериальных требований. Проблема оптимизации заключается в том, что она базируется на упрощенной модели реальности, а именно: из большого количества возможных критериев оптимизации нужно выбирать минимум обоснованных критериев; допущения моделей не точны; целевая функция оптимизации часто приводит только к локальной, а не глобальной оптимизации, поэтому она должна учитывать по возможности максимальное количество параметров. Параметрами оптимизации дорожного движения на регулируемых перекрестках являются [86]: сокращение времени сообщения, задержек, автомобильных очередей, количества остановок, потребления топлива, вредных выбросов, дисперсии средней скорости сообщения; увеличение пропускной способности, средней скорости проезда перекрестка, количества автомобилей проезжающих без задержек; максимизация равномерности дорожного движения. В российском руководстве [61] говорится, что повышения пропускной способности автомобильных дорог и их элементов можно добиться: 1) проектированием сочетания элементов плана и продольного профиля, не вызывающих резкого изменения скоростей; 2) назначением ширины проезжей части, позволяющей разделить поток автомобилей по составу (дополнительные полосы на подъемах, на пересечениях в одном уровне) и обеспечивающей оптимальную загрузку, при которой движение происходит с достаточно высокими скоростями; 3) повышением ровности покрытия и его сцепных качеств; 4) реконструкцией пересечений в одном уровне (например, устройство разных типов канализированных пересечений) или устройством пересечений в разных уровнях; 5) выбором средств регулирования, обеспечивающих рациональный режим движения; 6) снабжением водителей полной информацией об условиях движения по маршруту; 7) улучшением работы дорожно-эксплуатационной службы, особенно зимой. Очевидно, что приведенные выше мероприятия способны привести не только к повышению пропускной способности, но и к повышению БДД, снижению экологического воздействия. Учитывая особенности регулируемых перекрестков, повышения потребительских свойств можно также достигнуть организационными и программными методами.
Для повышения пропускной способности полос прямого направления движения необходимо обеспечить своевременную возможность выхода с этих полос поворачивающих налево или направо автомобилей без задержек потока прямого направления. Для этих целей устраивают дополнительные полосы. Геометрические параметры этих полос в соответствии с [59] определяются следующим образом: ширина назначается равной ширине полосы движения дороги или улицы данной категории, протяженность определяется интенсивностью движения, но не менее 30 м. Вместе с тем в действующих в России нормативных документах не указывается рекомендуемая протяженность полос накопления на регулируемых перекрестках, что не отвечает современным зарубежным тенденциям при проектировании регулируемых перекрестков [133,134].
В российских рекомендациях для проектирования ИРП [32, 51, 63] говорится о том, что повышения пропускной способности ИРП можно добиться применением набора оптимальных светофорных программ, соответствующих изменяющимся транспортным условиям. Так увеличение длительности цикла регулирования от 40 до 100с может дать прирост пропускной способности от 8 до 12% [32]. Качественное влияние длительности цикла на оптимизируемые параметры транспортного потока (длина очереди, задержка, количество остановок и потребление топлива автомобилями) при жестком регулировании можно представить в следующем виде (рис.1.3.1). Предполагается, что минимальные задержки и минимальная длина очереди автомобилей достигаются при оптимальной длительности цикла.
Изменение схемы пофазного разъезда, введением выделенных фаз для поворачивающих налево автомобилей, способно также привести к повышению потребительских свойств ИРП. Так моделирование, проведенное Ортлеппом и Шольцем в Германии [138] показало, что введение третьей и четвертой фазы регулирования на больших ИРП не только повышает БДД и снижает народно-хозяйственных расходы от ДТП (рис. 1.2.4.1), но и может приводить к повышению общей пропускной способности ИРП относительно 2-х фазного регулирования. Общая пропускная способность ИРП в случае 2-х полосных подходов составляла около 3300 прив. авт./ч, при 3-х полосных подходах - 6000 прив.авт./ч. Если повороты направо осуществлялись беспрепятственно при наличии островков безопасности, то общая пропускная способность ИРП повышалась почти до 7000 прив. авт./ч [138].
Системный анализ изолированного регулируемого перекрестка как подсистемы улично-дорожной сети
Для выделения основных элементов подсистемы ИРП, установления иерархии её элементов, установления их внутренних и внешних взаимосвязей, проведём системный анализ ИРП, как подсистемы сложной системы УДС.
Внешние взаимосвязи ИРП с УДС могут быть определены исходя из принципов выбора типа пересечения на УДС. Так если в России основными критериями введения светофорного регулирования на перекрестке является интенсивность дорожного движения и фактические показатели аварийности [16], то в Германии к выбору типа пересечения автомобильных дорог подходят на основании анализа факторов, представленных на рис. 2.2.1.
В Российских рекомендациях [59] в качестве класса и категории пересекающихся улиц и дорог, как для регулируемых, так и для саморегулируемых пересечений, предлагаются магистральные улицы и дороги общегородского и районного значения. Более высокая суммарная интенсивность входящих потоков до 4000 ед./ч относится к регулируемым пересечениям, в отличие от кольцевых пересечений, на которых рекомендуемая суммарная интенсивность до 2500 ед./ч. В качестве альтернативы регулируемым пересечениям в зависимости от результатов анализа определяющих факторов (рис. 2.2.1) как в Германии, так и в России выступают кольцевые пересечения различных типов и развязки в разных уровнях. При этом в Германии подход к выбору типа пересечения (таблица 2.2.1) отличается от российского [59].
Для анализа, поиска решений и непосредственно реализации мероприятий, направленных на повышение потребительских свойств регулируемых пересечений, необходимо представление об элементах регулируемого перекрестка. На рис. 2.2.2 представлена система управления дорожным движением на ИРП, элементы которой должны учитываться при проектировании. Транспортные узлы требуют инженерно-технического обустройства для эффективного выполнения своих функций (безопасности дорожного движения и достаточной пропускной способности за счет разметки, дорожных знаков, островков безопасности, обеспечения зон видимости; повышение безопасности и удобства движения для пешеходов и велосипедистов с помощью эффективной организации путей сообщения; повышение безопасности в темное время суток за счет освещения).
Методы повышения потребительских свойств ограничены элементами системы управления дорожным движением на регулируемом перекрестке (рис. 2.2.2): проектом транспортного узла; локальным регулированием; инфраструктурой на местности. Локальное регулирование в системе (рис. 2.2.2) включает ограничения, накладываемые на управление потребительскими свойствами: период эксплуатации (например, с 6:00 до 24:00); момент активации конкретной светофорной программы; методы управления на ИРП могут быть жесткими или адаптивными различных типов; логика управления позволяет осуществлять адаптивное регулирование на ИРП по определенному алгоритму; структура программы - последовательность фаз и промежуточных тактов; элементы программы - длительность разрешающих, запрещающих и промежуточных сигналов. Локальная инфраструктура (рис. 2.2.2) определяет возможности управления дорожным движением и включает: транспортные и пешеходные светофоры, оборудованные или необорудованные дополнительными секциями, индикаторами времени действия сигнала светофора, светофоры с сигналами для общественного транспорта; дорожные контроллеры позволяют осуществлять управление по различному количеству направлений, поддерживают функции либо локального, либо системного регулирования; детекторы транспорта позволяют собирать информацию об актуальной транспортной ситуации и осуществлять управление дорожным движением в режиме реального времени; различные типы кабелей связи (медные, оптико-волоконные) обладают не одинаковыми характеристиками по скорости и объему передаваемой информации. Как в России, так и в Германии одним из основных классификационных признаков регулируемых пересечений и примыканий автомобильных дорог, определяющих геометрию регулируемого транспортного узла (рис. 2.2.2) и необходимость устройства островков безопасности, выступает интенсивность движения поворачивающих транспортных средств. В российских рекомендациях [59, 62] указано, что регулируемые перекрестки следует устраивать без уширения проезжей части, если интенсивность
При интенсивности поворотов от 100 до 300 авт./ч в одном направлении следует применять транспортно-планировочные решения, обеспечивающие устройство дополнительных полос движения, зон накопления, отнесение левого поворота за перекресток либо удлинение перекрестка с устройством двух стоп-линий. Согласно немецким рекомендациям [133], от выделенных полос для левого поворота или выделенной дополнительной площади на регулируемом перекрестке можно отказаться, только если все поворачивающие налево за один цикл регулирования автомобили могут остановиться в узкой зоне перекрестка и беспрепятственно его проехать. Таким образом, подчеркивается, что количество транспортных средств, которые могут беспрепятственно повернуть, может быть различным, учитывая площадь и геометрию перекрестка (рис. 2.2.3), методы организации дорожного движения, например, отсечка потока прямого направления для повышения пропускной способности потока поворачивающих автомобилей). В случае режима регулирования с выделенной фазой для поворачивающих налево автомобилей на подходе перекрестка должны быть отдельные полосы для этого маневра, например, поворот направо (рис. 2.2.4, а). Если устройство выделенной полосы для маневра невозможно и запретить этот вид маневра нельзя, то для транспортных потоков рассматриваемого подхода должна быть организована общая фаза регулирования. В случае наличия треугольного островка безопасности для правых поворотов (рис. 2.2.4, а) должна быть выделена собственная полоса движения. В городских условиях выделенные полосы для правого поворота имеют функцию накопления (ожидания возможности правого поворота).
Предварительная оценка закономерности распределения величины интервалов
Для установления закономерностей влияния геометрических характеристик ИРП и современного состава транспортных потоков на потребительские свойства ИРП были проведены натурные наблюдения в соответствии с приведенной выше методикой (п.2.6) в два этапа: на объектах наблюдения выбранных в Германии, а затем в России. По их результатам выполнен анализ распределений временных интервалов между Статистический анализ вариационных рядов предполагает расчет характеристик центра распределения, его структуры, оценку степени вариации, изучение формы распределения. В качестве показателей центральной тенденции распределения используются: среднее арифметическое значение, мода и медиана. Основными показателями вариации являются: размах вариации, дисперсия, среднее квадратическое отклонение, коэффициент вариации. Оценка асимметрии и эксцесса необходимы для анализа формы распределения. Перечисленные показатели имеют самостоятельное аналитическое значение, поскольку отражают разные свойства изучаемой совокупности, а все вместе они позволяют получить комплексную характеристику эмпирического распределения.
Как статистический анализ (табл. 3.1.1.1), так и подбор наиболее подходящей функции распределения интервалов следования (ИС) для теоретического описания закона распределения осуществлялся с помощью программы «статистика 6.0» (StatSoft, Inc.1984-2001).
Визуальное представление распределения (рис. 3.1.1.1) и оценка асимметрии (табл. 3.1.1.1) свидетельствует о положительной асимметрии распределения временных интервалов между автомобилями. В практическом анализе обязательной является проверка соответствия изучаемого распределения нормальному закону распределения. Необходимость этого связана с тем, что условием применения значительного числа статистических характеристик и оценок является наличие нормального распределения [35].
В таблице 3.1.2.1 приведены статистические характеристики при разъезде очереди автомобилей для одной полосы прямого направления движения. Анализируя значения моды, медианы и математического ожидания можно предположить, что для относительно однородного транспортного потока выборок умеренного объема эти статистические характеристики имеют близкие значения, поэтому можно предположить близость эмпирических распределений временных интервалов между автомобилями с незначительной долей грузового транспорта на ИРП нормальному закону распределения.
Когда медиана больше среднего значения распределение переменной имеет отрицательную асимметрию, если среднее значение больше медианы ее распределение имеет положительную асимметрию. Средние значения для 1 – 5-ой позиций автомобилей выше значений медианы, для 6 – 7 позиций значение медианы выше среднего значения. Следовательно, распределения временных интервалов для отдельных позиций автомобилей в очереди могут иметь как положительную, так и отрицательную асимметрию.
Процедура выравнивания, сглаживания анализируемого распределения заключается в замене эмпирических частот теоретическими, определяемыми по формуле теоретического распределения, учитывая фактические значения переменной. На основе сопоставления эмпирических и теоретических частот рассчитываются критерии согласия, которые используются для проверки гипотезы о соответствии исследуемого распределения тому или иному типу теоретическому распределению.
Принятие решения о справедливости гипотезы о законе распределения можно осуществить, ориентируясь на эмпирическое значение критерия согласия Пирсона х2 . Если %расч Хтавл , то при заданном уровне значимости и числу степеней свободы г гипотеза о несущественности (случайности) расхождений отклоняется. В случае если zpa2 Z 2 эмпирический ряд хорошо согласуется с гипотезой о предполагаемом распределении. В таблице 3.1.2.2 приведены расчетные и табличные значения х2 при проверке закона распределения на нормальность и логарифмическую нормальность.
На основе анализа значений критериев согласия 2, на уровне значимости р=0,05, можно принять гипотезу о нормальности и логарифмической нормальности теоретического закона распределения интервалов следования. Учитывая анализ значений временных интервалов в динамике (табл. 3.1.2.1), а также простоту и удобство обработки данных в качестве теоретического закона оценки средних значений временных интервалов выборки для транспортного потока с малой долей грузового транспорта принят нормальный закон.
Чтобы определить объем выборки, необходимый для оценки математического ожидания генеральной совокупности, следует учесть величину допустимой ошибки выборочного исследования и доверительный уровень. Также необходима информация о величине стандартного отклонения (сг).
В зависимости от состава транспортного потока величина стандартного отклонения временного интервала может значительно варьироваться. Значения максимальной допустимой ошибки, а также доверительный уровень надежности могут варьироваться в допустимых пределах.
Получение отдельных временных интервалов с высокой точностью (по кадровая обработка) трудоемко. Целью натурных наблюдений является не высокоточный анализ математического ожидания генеральной совокупности временных интервалов для отдельной позиции автомобилей в очереди, а получение величин потока насыщения на основе анализа трендовых линий временных интервалов очереди автомобилей. Учитывая приведенное выше, в качестве рекомендуемого объема выборки, для получения математического ожидания в дальнейшем исследовании, примем 20 значений на одну позицию автомобиля в очереди.
Уравнение: tВi=-a-\n(k) + b a b R2 Низкое значение коэффициента детерминации для полосы с относительно большой долей троллейбусов полоса № 8 (таблица 3.2.1.2) говорит о влиянии неоднородности транспортного потока по составу на СЗИС, при этом коэффициенты уравнения логарифмической кривой близки коэффициентам уравнения для соседней полосы № 7. Полосы № 4,5,6 для полос одного подхода имеют также близкие скорости снижения СЗИС, как и кривые в исследовании Левашева для соседних полос движения. Из этого можно сделать вывод, что скорости снижения ИС от позиции автомобиля в очереди для соседних полос при колонном движении близки. А разница трендовых линий СЗИС обусловлена составом транспортного потока, шириной полосы движения и влиянием относительного расположения полос (для левой полосы при одинаковых дорожно-транспортных условиях пропускная способность выше, относительно правой полосы).
