Органиация дорожного движения

Определение пропускной способности

Рис. 1.2. Геометрические элементы регулируемого перекрестка и элементы управления транспортными и пешеходными потоками [125]

 

Пропускная способность  полосы движения на регулируемом пересечении выражается в автомобилях в час (авт/ч), легковых автомобилях в час (прив.ед/ч), и определяется по формуле:

 

                                                           (1)

 

где cij – пропускная способность полосы i в течение фазы регулирования j ,прив.ед/ч;

sij – поток насыщения полосы i в течение фазы регулирования j

прив.ед/ч;

gej – эффективная длительность фазы регулирования j , c; C – длительность цикла регулирования , c.

 

Пропускная  способность подхода к перекрестку  может быть уве-

личена за счет введения дополнительных выделенных полос движения для левоповоротных и правоповоротных потоков, а также других геометрических характеристик пересечения (радиусов кривых, направляющих островков и т.д.).

Согласно формуле (1.1) помимо геометрических параметров, изменение которых в соответствии с быстро меняющейся транспортной ситуацией невозможно, на пропускную способность регулируемого пересечения влияют потоки насыщения sij, эффективная длительность фаз gej и длительность цикла регулирования C.

 

 

Конфликтные потоки

 

На пересечениях конфликтные точки классифицируются как точки переечения, слияния и разветвления транспортных потоков (рис. 1.4).

В точках слияния  и пересечения один из потоков  в соответствии со схемой ОДД на пересечении или правилами движения является главным, а другой – второстепенным.

При этом пропускная способность второстепенных направлений  движения в рассматриваемых типах  конфликтных точек зависит от интенсивности движения главного потока. С ростом интенсивности движения главных потоков пропускная способность  на второстепенных направлениях уменьшается и может быть меньше, чем интенсивность движения второстепенных направлений. В таких случаях уже необходимо применение светофорного регулирования.

 

 

Рис. 1.4 Конфликтные точки пересечения, слияния и разветвления транспортных потоков на пересечениях дорог

 

Проектирование  регулируемого пересечения начинается с определения количества фаз, составления  схем движения транспортных и пешеходных потоков в каждой из них. При этом для каждой из фаз определяется, какие потоки будут двигаться без конфликтов, и какие будут осуществлять движение с конфликтами (рис. 1.4). Соответственно под конфликтными потоками понимаются такие, которые при движении в одной и той же фазе будут взаимодействовать в конфликтных точках.

Пропускная способность как регулируемого перекрестка в целом, так и отдельных его элементов (полос движения, подходов к пересечению), зависят от распределения зеленого времени gej между фазами. Увеличение числа фаз позволяет организовать движение транспортных и пешеходных потоков без конфликтов, повысить безопасность движения на пересечении. Но при этом увеличение числа фаз, как правило, приводит к росту длительности цикла регулирования и уменьшению длительности зеленых сигналов в фазах.

Соответственно  уменьшается пропускная способность и возрастают задержки транспортных средств и пешеходов. Поэтому определения количества фаз и составление схем движения для каждой из них являются важнейшим этапом проектирования, во многом определяющим рациональную структуру цикла регулирования.

 

Структура светофорного цикла

Структура светофорного регулирования характеризуется  понятиями: такт, фаза и цикл регулирования.

Тактом регулирования называется период действия определенной комбинации светофорных сигналов. Такты бывают основные и промежуточные.

В период основного такта разрешено (а в конфликтующем направлении запрещено) движение определенной группы транспортных и пешеходных потоков.

Во время промежуточного такта выезд на перекресток запрещен, осуществляется движение транспортных средств, водители которых не смогли своевременно остановиться у стоплинии на подходе к перекрестку. Осуществляется подготовка передачи права на движение следующей группе потоков. Указанная подготовка означает освобождение перекрестка от транспортных средств и пешеходов, имевших право на движение во время предыдущего основного такта.

 

Рис. 1.5. Структура светофорного цикла:  а – с одним промежуточным тактом в каждой фазе; б – с тремя промежуточными тактами в первой фазе; 1 – 6 – номера тактов

 

Целью применения промежуточных тактов является обеспечение без-

опасности движения в переходный период, когда движение предыдущей группы потоков уже запрещено, а последующая группа разрешение на движение через перекресток еще  не получила.

Фазой регулирования называется совокупность основного и следую-

щих за ним промежуточных  тактов.

Обычно число  фаз регулирования соответствует  числу наиболее загруженных конфликтных  направлений движения на перекрестке. Минимальное число фаз равно  двум (в противном случае отсутствуют  конфликтующие потоки, и необходимость в применении светофоров отпадает).

Циклом регулирования называется периодически повторяющаяся совокупность всех фаз.

Под режимом светофорного регулирования понимаются длительность цикла, а также число, порядок чередования и длительность составляющих цикл тактов и фаз. Режим светофорного регулирования можно представить в виде суммы:

 

                       (1.2)

где С - длительность цикла регулирования, с;

g1 … gn - длительности основного такта, с;

In - длительности промежуточного такта, с; n — число фаз.

Промежуточный такт обозначается желтым сигналом для направления, где ранее (во время основного такта) осуществлялось движение (рис. 1.5, а). Учитывая, что в период действия желтого сигнала возможно движение транспортных средств, водители которых, находясь в непосредственной близости от стоп-линий, не смогли своевременно остановиться в момент его включения, его длительность tж не должна быть менее 3 с.

С другой стороны, с позиций безопасности движения (для предотвращения злоупотреблений водителями правом проезда на желтый сигнал) его длительность не делают более 4 с. Таким образом, 3≤ tж≤ 4.

Вместе с  тем, встречаются случаи, когда транспортному  средству, проехавшему стоп-линию  в момент выключения разрешающего сигнала, требуется для освобождения зоны перекрестка более 4 с. Это может быть вызвано широкой проезжей частью в зоне перекрестка или сравнительно низкой скоростью транспортных средств. В таких случаях после

основного такта, как правило, включаются последовательно  два промежуточных: по истечении 4 с желтый сигнал в рассматриваемом направлении заменяется на красный. В поперечном (конфликтующем) направлении продолжает действовать красный сигнал, который заменяется на сочетание красный с желтым непосредственно перед включением зеленого сигнала (за 3 – 4 с ) . Таким образом, на перекрестке в течение определенного времени может по всем направлениям действовать красный сигнал (рис. 1.5, б).

Промежуточные такты (см. рис. 1.5) образуют переходные интервалы.

Структура переходного  интервала может быть и более сложной. Это зависит от конфигурации перекрестка, параметров транспортных и пешеходных потоков и от принятой схемы организации движения. В целях снижения транспортной задержки длительность переходных интервалов не назначают более 8 с. При больших значениях переходных интервалов следует рассматривать возможность устройства промежуточных стоп-линий. В последующих главах будет описана процедура определения необходимой длительности промежуточного интервала.

 

1.5. Эффективная  длительность фазы и потерянное время в фазе

 

В течение фазы регулирования транспортные средства движутся в период

горения разрешающего сигнала g (рис. 1.6).

В период промежуточного такта I интенсивность движения в сечении стоп - линий постепенно падает до нуля. Вместе с тем, в начале основного такта ожидающие разрешающего сигнала транспортные средства начинают движение с некоторой задержкой, которая связана с реакцией водителя на разрешающий сигнал и с разгоном транспортных средств. При этом интенсивность движения V в сечении стоп-линий постепенно нарастает и достигает через некоторое время приблизительно постоянного значения S, равного пропускной способности данного направления.

Задержка в  движении в начале такта g называется стартовой задержкой l1. Это потерянное время в фазе, так как практически движение в этот период отсутствует.

К потерянному  времени следует отнести и  промежуточный такт за вычетом времени e - «прорыва» на желтый сигнал транспортных средств, которые не смогли своевременно остановиться у стоп-линий.

Таким образом, движение начинается позже момента включения разрешающего сигнала и заканчивается позже момента его окончания. Время, в течение которого фактически осуществляется движение, называется эффективной длительностью фазы ge.

На рис. 1.6 показан  процесс разъезда очереди бесконечной длины в течение фазы регулирования (полностью насыщенная фаза). Число транспортных средств, покинувших перекресток в среднем в течение ge, равно числу транспортных средств, покинувших перекресток за время фазы. Тогда интенсивность движения в сечении стоп-линий в данном направлении может быть представлена прямоугольником с высотой S, основанием которого является ge.

Потерянное  время в фазе tL = l1 + I - e, а длительность фазы (g + I) бу

дет равна сумме  эффективной ее длительности (ge + tL).

Показатель S является максимальной интенсивностью разъезда очереди при полностью насыщенной фазе. Именно этот параметр транспортного потока в специальной литературе получил название потока насыщения.

Полностью насыщенные фазы наблюдаются при высокой интенсивности движения обычно в часы пик. В большинстве случаев при включении зеленого сигнала очередь вначале разъезжается, а затем транспортные средства движутся свободно. Поэтому поток насыщения обычно определяется как интенсивность разъезда очереди транспортных средств, ранее остановленных запрещающим сигналом.

Потерянное  время в цикле регулирования L складывается из потерянных времен в каждой его фазе:

 

……………….(1.3)

 

где i - номер фазы.

 

Рис. 1.7. Взаимосвязь между действительными и эффективными длительностями тактов регулирования

 

Экспериментальные исследования показали, что e в среднем больше l1 на 1 с, т. е. эффективная длительность фазы несколько больше длительности разрешающего сигнала. Однако, для практических расчетов обычно принимают l1 ≈ e и, таким образом, tL ≈ I. Поэтому потерянное время в цикле можно приближенно считать равным сумме промежуточных тактов (переходных интервалов), входящих в состав цикла.

На рис. 1.6 показано, что  действительные длительности основных тактов регулирования (зеленый или красный сигналы) отличаются от их эффективных длительностей, в течение которых фактически осуществляется или не осуществляется движение. В дополнение, рис. 1.7 более подробно иллюстрирует взаимодействие между такими параметрами, как эффективные длительности интервалов регулирования, а также их действительными длительностями и величиной переходного интервала [125].

Важно правильно понимать взаимосвязь между действительными  длительностями тактов регулирования (зеленый, желтый и красный сигналы) и эффективными длительностями зеленого и красного сигналов. Как показано на рис.1.7, потерянное время в фазе вычитается с момента начала действительного зеленого времени (основного такта). Таким образом, небольшая доля зеленого

сигнала Gi становится частью эффективного красного времени. Эта доля равняется величине потерянного времени в фазе tL. При этом, продолжение эффективного зеленого времени можно сместить до конца действия переходного интервала (желтый + полностью красный), Yi. Таким образом, для любой группы движения эффективное зеленое время вычисляется по формуле (1.4), а эффективное красное время – по формуле (1.5) [70]:

 

…………………………………(1.3)

…………………………………..(1.4)

 

Упрощенная  концепция использования всех составляющих потерянного времени в фазе в  начале фазы является рациональной при анализе работоспособности достаточно сложных режимов регулирования, например, с сочетанием для некоторых направлений конфликтного и бесконфликтного движений. Общим правилом при этом является то, что потерянное время в фазе tL используется в начале движения каждой группы. Таким образом, в случаях, когда движение в одном направлении осуществляется с сочетанием конфликтного и бесконфликтного движений, начало движения в этом направлении имеет место всего один раз. Следовательно, потерянное время в фазе в таких случаях учитывается соответственно один раз.