2015-04-01
9182
Для получения фактических данных о движении транспортных и пешеходных потоков проводят исследование характеристик дорожного движения, которое в зависимости от цели исследования может быть проведено различными методами: документальными, натурными и математического моделирования.
Документальные методы основаны на изучении и анализе плановых, отчетных, статистических и проектно-технических материалов.
При документальном методе исследования важное значение имеют накопленные в подразделениях ГИБДД МВД России данные о ДТП, которые позволяют дать обобщенную характеристику причин и условий возникновения ДТП и, самое главное, выделить места их концентрации.
Наличие и анализ проектной документации по дорожной сети позволяет оценить основные геометрические параметры улиц и дорог: ширину, число полос для движения, наличие пешеходных путей, рельеф участка дороги, радиусы закруглений и т. п.
Материалом для документальных исследований могут служить ранее проведенные исследования дорожного движения обследуемого участка дорожной сети, результаты анкетных обследований промышленных предприятий для установления ожидаемого грузооборота, транспортных предприятий об автомобильных перевозках, водителей транспортных средств о недостатках в организации дорожного движения или дорожных условий.
|
|
|
Документальные данные уточняются натурными исследованиями, которые в свою очередь делятся на обследование дорожных условий и исследование транспортных и пешеходных потоков. Натурные исследования являются единственным способом получения достоверной информации.
При обследовании дорожных условий необходимо выявлять участки, не соответствующие требованиям обеспечения безопасности дорожного движения, и предусмотреть мероприятия по ее повышению.
Повышенным числом ДТП и высокой вероятностью появления заторов чаще всего характеризуются следующие участки дорог:
• на которых резко уменьшается скорость движения преимущественно в связи с недостаточной видимостью и устойчивостью движения (при высокой интенсивности и большой скорости движения возможны наезды на впереди идущие транспортные средства и съезды с дороги).
Такие участки, как правило, имеют пониженную пропускную способность;
– у которых какой-либо элемент дороги не соответствует скоростям движения, обеспечиваемым другими элементами (скользкое покрытие на кривой большого радиуса, узкий мост на длинном прямом горизонтальном участке, кривая малого радиуса в конце затяжного спуска, сужение дороги, скользкие обочины и т.д.). На таких участках чаще всего происходит опрокидывание транспортных средств или их съезд с дороги;
|
|
|
– где из-за метеоусловий создается несоответствие между скоростями движения на них и на остальной дороге (заниженное земляное полотно там, где часты туманы, гололед; на дорогах, проходящих по северным склонам гор и холмов или около промышленных предприятий, и т.д.);
– где возможны скорости, которые могут превысить безопасные пределы (длинные затяжные спуски на прямых, прямые участки в открытой степной местности);
– где у водителя исчезает ориентировка в направлении дороги или возникает неправильное представление о нем (поворот в плане непосредственно за выпуклой кривой, неожиданный поворот в сторону с примыканием второстепенной дороги по прямому направлению);
– слияния или пересечения транспортных потоков на пересечениях дорог, съездах, примыканиях, переходно-скоростных полосах;
– проходящие через малые населенные пункты или расположенные напротив пунктов обслуживания, автобусных остановок, площадок отдыха и т.д., где имеется возможность неожиданного появления пешеходов и транспортных средств;
– где однообразный придорожный ландшафт, план и профиль способствуют потере водителем контроля скорости движения или вызывают быстрое утомление и сонливость (длинные прямые участки в степи);
– на обочине и в непосредственной близости от бровки которых расположены деревья или другие препятствия;
– участки многополосных дорог без разделительной полосы при высокой интенсивности движения.
Для выявления опасных участков, в пределах которых необходимо в первую очередь предусматривать мероприятия по обеспечению безопасности дорожного движения, могут быть использованы следующие методы:
– метод, основанный на анализе данных о ДТП;
– метод коэффициентов аварийности;
– метод коэффициентов безопасности;
– метод конфликтных ситуаций.
Возможность применения того или иного метода зависит от стадии разработки мероприятий (обоснование мероприятий для существующей дороги, проектирование реконструкции или нового строительства), а также от наличия и полноты данных о ДТП на существующей дороге.
Выявление опасных участков на основе анализа данных о ДТП выполняют в следующем порядке:
1 проведение предварительных исследований, в состав которых входят нанесение на схему автомобильной дороги ДТП, зафиксированных ГИБДД МВД России; выделение на этой схеме участков, отличающихся повышенной аварийностью;
2 проведение детальных исследований на выявленных участках с повышенной аварийностью, целями которых является выяснение основных причин ДТП на каждом из участков и разработка мероприятий по их предотвращению.
Детальные исследования включают в себя:
– составление крупномасштабной схемы участка, на который с помощью условных обозначений наносят все ДТП с разбивкой по типам. Анализ полученной диаграммы позволяет выделить однотипные ДТП и определить их причины;
– сбор информации о дорожных условиях и организации движения на исследуемом участке: ширина проезжей части, обочин, разделительных полос; ровность и коэффициент сцепления покрытия; продольные и поперечные уклоны; радиусы кривых в плане; видимость; крутизна откосов насыпи; планировочные решения пересечений; наличие и характеристика застройки; дорожная разметка; знаки; ограждения;
– исследование условий движения: подсчет интенсивности движения; измерение скоростей движения транспортных средств; траекторий движения; фиксирование конфликтных ситуаций;
– разработку мероприятий по повышению безопасности дорожного движения.
Участки концентрации ДТП выявляют на основе метода последовательных приближений, обеспечивающего наиболее высокую точность определения таких участков при наличии полной (с точностью до метров) информации о местоположении ДТП и сведений о среднегодовой суточной интенсивности движения.
|
|
|
Учитывая, что рассматриваемый метод требует большого объема вычислений, для его применения рекомендуется использовать специальные компьютерные программы.
Метод коэффициентов аварийности основан на определении итогового коэффициента аварийности k aв:
(2.9)
где k i - частные коэффициенты аварийности, основанные на результатах анализа статистических данных о ДТП и характеризующие влияние на безопасность дорожного движения параметров дорог в плане, поперечном и продольном профилях, элементов обустройства, интенсивности движения, состояния покрытия;
п - число частных коэффициентов аварийности, учитываемых при оценке безопасности движения на дорогах разных категорий.
Для оценки безопасности движения на обследуемых дорогах также можно использовать коэффициенты безопасности k б. Коэффициентами безопасности называют отношение максимальной скорости движения на участке к максимальной скорости въезда на этот участок (начальная скорость движения).
Метод коэффициентов безопасности учитывает движение одиночного автомобиля, что характерно для условий движения на дорогах с малой интенсивностью или часов спада движения на более загруженных дорогах. Это не препятствует использованию данного метода для дорог всех типов, поскольку при высокой интенсивности движения обгоны практически исключаются, а расчет для одиночного автомобиля направлен на повышение безопасности дорожного движения.
Метод конфликтных ситуаций используется при разработке проектов реконструкции сложных участков дорог. Под конфликтной понимается дорожно-транспортная ситуация, возникающая между участниками дорожного движения или движущимся транспортным средством и обстановкой дороги, при которой существует опасность ДТП, но в действиях участников движения не происходит изменений и они могут продолжать движение. Для использования метода конфликтных ситуаций необходимы данные о режимах движения, получаемые с помощью автомобилей-лабораторий.
|
|
|
Показателем наличия конфликтной ситуации является изменение скорости или траектории движения транспортного средства. Степень опасности этой ситуации характеризуется отрицательными продольными и поперечными ускорениями, возникающими при маневрах транспортных средств. Конфликтные ситуации по степени опасности подразделяют на три типа: легкие, средние, критические (таблица 2.5).
Число конфликтных ситуаций каждого типа определяется при реконструкции дорог с использованием метода наблюдений, а при новом строительстве - метода математического моделирования.
Число конфликтных ситуаций разной опасности приводят к критическим по формуле:
k пр.крит = 0,44 k1 + 0,83 k2 + k3, (2.10)
где k пр.крит – число конфликтных ситуаций, приведенных к критическим;
k1, k2, k3 – число соответственно легких, средних и критических конфликтных ситуаций за время t.
Таблица 2.5 – Классификация конфликтных ситуаций по степени опасности
| Критерии конфликтных ситуаций | Начальная скорость движения, км/ч | Ускорение, м/с2, для конфликтной ситуации | ||
| легкой | средней | критической | ||
| Отрицательные продольные ускорения | Более 100 80...100 Менее 80 | Менее 0,9 1,5 ± 0,5 2,9 ± 0,8 | Менее 1,1 2,3 ± 0,3 3,0 ± 0,7 | 1,5 2,7 3,8 |
| Поперечные ускорения | Более 100 80...100 Менее 80 | Менее 0,3 0,5 ± 0,1 1,0 ± 0,2 | Менее 0,7 0,8 ± 0,3 1,4 ± 0,2 | 0,8 1,2 1,7 |
Участки дорог по степени опасности оценивают, исходя из числа критических конфликтных ситуаций (таблица 2.6).
Таблица 2.6 Степень опасности участков дорог
| Число конфликтных ситуации на 1 млн. авт.-км | Характеристика опасности |
| Менее 210 | Неопасно |
| 210 - 310 | Малоопасно |
| 310 - 460 | Опасно |
| Более 460 | Очень опасно |
В проектах нового строительства и реконструкции дорог недопустимы участки с числом конфликтных ситуаций, приведенных к критическим, более 210, а при разработке проектов по организации движения на эксплуатируемых дорогах число конфликтных ситуаций, приведенных к критическим, должно быть менее 310.
Исследование транспортных и пешеходных потоков можно проводить как на стационарных постах, так и с помощью подвижных средств.
Наблюдение на стационарных постах позволяет получить многие характеристики и их изменения во времени в местах сосредоточения данных постов. Наблюдение с помощью подвижных средств позволяет получить пространственные и пространственно-временные параметры транспортных потоков.
Относительная аварийность (число ДТП на 1 млн. авт.-км) на участках дорог с возможными конфликтными ситуациями рассчитывается по формуле:
q = 106 (0,1+ 0,001 k пр.крит) / (UL), (2.11)
где q – относительная аварийность;
k пр.крит – число конфликтных ситуаций, приведенных к критическим;
U – длина участка, где возникают конфликтные ситуации, км;
L – длина рассматриваемого участка, км.
Применение совершенных методов и приборов наблюдения является одним из источников улучшения эксплуатации городских дорог. Термин «наблюдение» в данном случае означает наблюдение за условиями движения транспортных потоков во времени и пространстве.
Важное место в арсенале технических средств изучения дорожного движения занимает видеонаблюдение, имеющее преимущества перед другой аналогичной информацией.
Прежде всего, появляется возможность анализировать не только количественные показатели движения, но и качественные, например, различать модели транспортных средств, поведение участников движения в сложных ситуациях, состояние видимости технических средств. При соблюдении определенных условий обеспечивается высокая точность регистрации плотности движения и состава транспортного потока. Записанная видеоинформация обеспечивает длительную сохранность и возможность многократного использования для анализа и демонстрации.
Результаты изучения интенсивности (объема) движения обычно оформляют, помимо протокола, в виде картограмм (рисунок 2.19).
а - масштабная; б - условная
Рисунок 2.19 – Примеры оформления картограмм интенсивности транспортных потоков на пересечении дорог
Для измерения мгновенной скорости движения наиболее широко применяют переносные приборы, принцип действия которых основан на эффекте Доплера (частота сигнала, отраженного от движущегося объекта, зависит от скорости его движения). Такие приборы используют для контроля скорости движения транспортных средств на дорогах сотрудники ГИБДД МВД России и в системах управления дорожным движением.
Частота принимаемого прибором сигнала:
f = f изл + Δf, (2.12)
где f изл − частота излучаемого сигнала; Δf - изменение частоты за счет разности скоростей (эффект Доплера).
При условии, что скорость движения автомобиля υ a много меньше скорости распространения электромагнитных волн с,доплеровское изменение частоты:
Δf = f изл (2 υ a / c) cos Θ, (2.13)
где Θ − угол между направлениями излучения и движения автомобиля.
Электромагнитная волна, излучаемая имеющимся в приборе генератором и сформированная приемопередающей антенной, направляется на движущееся транспортное средство. Отраженный сигнал также воспринимается антенной, усиливается и анализируется специальными элементами прибора. Скорость может измеряться в пределах 10...160 км/ч с погрешностью измерения не более ±1,5 %.
Прибор питается от бортовой сети автомобиля или от специального портативного блока питания. На тыльной части корпуса прибора расположено цифровое табло для визуального считывания показаний скорости движения. При измерении скорости движения наблюдатель с прибором должен быть удален не далее 10 м от края полосы движения, за которой он наблюдает.
Изучать движение на стационарных постах можно сплошным или выборочным наблюдением. При сплошном наблюдении фиксируют каждое транспортное средство, проходящее через контролируемое сечение в течение изучаемого периода времени (например, сутки).
При отсутствии средств автоматической регистрации исследуемых параметров сплошное наблюдение в местах интенсивного движения требует большой численности исполнителей и больших материальных затрат. Чтобы более экономно расходовать средства, можно изучать движение с относительно небольшим штатом наблюдателей, прибегая к выборочному исследованию. При выборочном исследовании интенсивности движения транспортные средства регистрируют не непрерывно, а в отдельные периоды времени.
Так, например, в продолжение каждого часа наблюдение ведут в течение 15...20 мин, а затем полученные данные экстраполируют на весь час.
Самым распространенным методом при изучении движения на стационарных постах является метод записи номерных знаков, позволяющий исключить остановку транспортных средств для регистрации, сочетать изучение интенсивности, состава транспортного потока и корреспонденции с получением данных о скорости сообщения, а также выявлять транзит на любом посту наблюдения.
При изучении транспортных потоков с помощью подвижных средств используют автомобили - ходовые лаборатории, иногда вертолет. Широкое распространение получил метод исследования с помощью «плавающего» автомобиля, т. е. движущегося со скоростью, присущей основной массе транспортных средств в потоке.
Типичным примером использования этого метода является исследование пространственной характеристики скорости движения на протяжении магистрали. Для обеспечения достоверных результатов при проведении исследования необходимы соответствующие навыки, чтобы «плавающий» автомобиль работал в типичном для данного состояния транспортного потока режиме движения. Внешним признаком правильности режима движения является примерное равенство числа автомобилей, обогнанных автомобилем-лабораторией и обогнавших автомобиль-лабораторию.
При изучении скорости сообщения на маршруте измеряют время движения и продолжительность каждой задержки (остановки) и записывают ее причину. Счетчик пути спидометра автомобиля, используемого для наблюдения, должен быть предварительно проверен. Наиболее доступным способом это можно сделать на автомобильной дороге по километровым столбам на протяжении 10...20 км пути.
Чтобы получить достоверные усредненные данные, необходимо выполнить 8 - 12 заездов при каждом характерном состоянии условий движения.
Конкретное число повторных заездов для исследования скорости сообщения должно быть определено в зависимости от размаха (пределов) варьирования этой скорости.
Ориентировочно можно указать, что, если размах не превышает 9 км/ч, достаточно восьми повторных заездов; если он достигает 12...13 км/ч, число заездов должно быть доведено примерно до 12.
Исследование работы общественного транспорта позволяет определить эффективность его использования и оценить качество обслуживания пассажиров. Натурные исследования позволяют получить сведения об интенсивности пассажиропотоков, продолжительности поездок, времени посадки и высадки пассажиров, соблюдении расписания движения, уровне наполнения транспортных средств, правильности расположения остановок, средних скоростях сообщения на маршруте.
На основании анализа полученных данных разрабатывают рекомендации по расположению автобусных остановок, введению одностороннего движения, выделению специальной полосы для движения пассажирского транспорта, канализированию движения на маршруте, оптимизации светофорного регулирования на перекрестках.
Исследование автомобильных стоянок проводится для определения соответствия числа стоянок спросу на них. Для этого необходима следующая информация:
– наличие автомобильных стоянок;
– спрос на автомобильные стоянки и уровень его колебания;
– эксплуатационные характеристики автомобильных стоянок;
– продолжительность нахождения автомобилей на стоянке;
– цель нахождения автомобилей на стоянке.
Для исследования взаимодействий в реальной дорожно-транспортной обстановке, включающей водителей, транспортные средства, устройства регулирования движения и дорогу, широко применяют математическое моделирование.
Цель математического описания дорожно-транспортной ситуации состоит в выявлении существенных моментов и составлении набора соотношений между ними, которые обладают достаточной простотой, но позволяют получать важные результаты.
Влиять на переменные величины, характеризующие транспортный поток, можно предусмотрев при проектировании различные направления и способы организации дорожного движения, однако остается множество переменных, которые сложно предугадать, например транспортные потребности, характеристики транспортных средств и поведение водителей.
В организации дорожного движения, как и в других областях, многие задачи сводятся к нахождению максимума или минимума некоторой функции. Так, расчет числа полос зависит от нахождения максимальной интенсивности движения (пропускной способности), в то время как при расчете цикла светофора можно исходить из критерия минимальной задержки.
Если математическая модель позволяет точно рассчитать поведение одной переменной при задании определенных значений другой переменной, ее называют детерминированной. Моделям этого типа можно противопоставить стохастические модели, которые позволяют определить вероятность получения различных значений переменной величины.
Математическая модель управления транспортными потоками является классическим примером сложной системы с присущими ей свойствами:
– наличие общей для системы цели управления;
– большие размеры по числу выполняемых функций и частей;
– сложное вероятностное и динамическое поведение, проявляющееся во взаимосвязи подсистем и требующее обратной связи при управлении;
– необходимость высокой автоматизации управления.
Перечисленные свойства проявляются в системе управления дорожным движением через специфические особенности, обусловленные непосредственно физикой исследуемых процессов и технологией прохождения транспортных потоков через перекрестки сети. Эти особенности во многом могут определять выбор тех или иных решений управления движением.
Объектом управления в системе является транспортный поток, описываемый совокупностью признаков, характеризующих процесс движения: интенсивность движения, скорость движения, типовой состав, интервалы в потоке и др.
Рост уровня автомобилизации и ограниченность капитальных вложений на реконструкцию перекрестков приводят к исчерпанию пропускной способности на регулируемых перекрестках в часы пик, образованию длинных очередей транспортных средств (до 150 ед.) и существенным транспортным потерям времени.
Для повышения эффективности регулирования транспортных потоков необходимы совершенствование режимов работы светофорной сигнализации в зависимости от характера движения транспортных средств и разработка различных алгоритмов управления светофорной сигнализацией для типичных случаев дорожного движения.
Часовые, суточные и сезонные изменения параметров транспортных потоков (интенсивность движения, скорость движения, потоки насыщения) требуют соответствующих изменений в программе координации - величин циклов, фаз и сдвигов. В идеале управляющая система выглядит таким образом, когда каждому состоянию объектов сети соответствовала бы своя программа управления.
Необходимы модели, имитирующие движение транспортных средств в перенасыщенном потоке, которые давали бы возможность уменьшать транспортные задержки и длину очереди транспортных средств при расчете оптимальных планов работы светофоров в реальном времени.
Не менее важным этапом исследований является оценка эффективности организации уровня безопасности и дорожного движения, которая базируется в основном на показателях статистики ДТП и характеристике конфликтных точек и конфликтных ситуаций на рассматриваемых элементах дорожной сети.
Основной недостаток статистических критериев аварийности заключается в отсутствии возможности выявить потенциально опасные места, на которых конфликтные ситуации еще не проявили себя в виде случившихся ДТП.
