Конструкции и методики, исключающие формирование пробок и заторов в условиях города

Пользуясь уравнением и диаграммой, можно определять характеристики транспортного потока. Так, средняя скорость выражается через тангенс угла наклона прямой, соединяющей начало координат с точкой, координаты которой характеризуют определенную интенсивность и плотность (N/D). Максимально возможная при данных условиях интенсивность движения, как это следует из диаграммы, достигается при определенной плотности транспортного потока (точка A на диаграмме) и называется пропускной способностью полосы движения или дороги в целом. Характерно, что при плотности потока, большей, чем в точке A, интенсивность движения снижается. Объясняется это тем, что при большой плотности движения, часто возникают заторы, снижается скорость и это приводит к уменьшению количества автомобилей, проходящих в единицу времени через какое-либо сечение или участок дороги. Из основной диаграммы и уравнения транспортного потока следует очень важный для регулирования движения вывод: в тех случаях, когда возникает потребность пропустить по дороге максимально возможное количество автомобилей, необходимо установить с помощью знаков определенный режим скорости, который обеспечивает наибольшую интенсивность» [10].

B. В. Семенов и ряд указанных выше специалистов США показали, что гидродинамическая модель неприменима для движения транспортных потоков высокой плотности, поэтому, на наш взгляд, используемые общие понятия, определения и уравнения, приведенные выше, не могут адекватно описывать и объяснять все ситуации в транспортных потоках.

В связи с этим пришлось ввести, на наш взгляд, более адекватную модель движения транспортного потока, которую и приведем ниже.

Рассмотрим процесс формирования транспортных потоков на магистралях без светофоров (без регулируемых перекрестков) [5].

Водитель, двигаясь с определенной скоростью по полосе движения, соблюдает дистанцию безопасности. Ее протяженность зависит от скорости движения и определяется из следующего соотношения:

1дб = τз · v + v²/50,

где τз — время задержки, то есть время реакции водителя на изменение окружающей обстановки; v — скорость автомобиля.

Если окружающая обстановка для водителя является стабильной и не беспокоит его, то, как показывает опыт, в среднем τз составляет около 0,5 сек, что характерно при стабильном движении автомобилей по выбранным им полосам движения значительное время, например, на междугородних магистралях-хайвеях со скоростью до 100 км/час.

При снижении скорости за предел в 30 км/час, например, при повышении плотности транспортного потока, автомобили сближаются, появляется своего рода теснота, которая увеличивается с уменьшением скорости. Обстановка на дороге становится более сложной и время задержки увеличивается. Опыт показывает, что в этом случае τз увеличивается до 1 сек.

При высоких скоростях движения, начиная от 90-100 км/час, напряжение водителя также увеличивается, так как опасность возрастает, и τз снова увеличивается до 1 сек.

Однако время задержки 0,5 секунды сохраняется при скоростях автомобиля от 30 км/час до 90-100 км/час только при стабильном движении автомобилей, без «перемешивания» потока, то есть без частых смен автомобилями полос движения. А это «перемешивание», как правило, происходит в городских условиях при наличии регулярно расположенных, частых въездов на магистраль и частых съездов с нее. Характерным примером этого является «Третье транспортное кольцо» (ТТК) Москвы. В этом случае ситуация для водителя является сложной и время задержки составляет около 1 секунды.

Время реакции водителя τз, конечно, зависит от опытности и квалификации водителя, но в среднем оно таково.

Показатель v2/50 учитывает разброс тормозных систем автомобилей.

Тормозной путь автомобиля sт = v2/2a, где а — отрицательное ускорение в м/сек2. По техническим требованиям для современных транспортных средств, а должно быть не меньше 5 м/сек2. Допустимый разброс имеет порядок 10 %. Возьмем в качестве примера худший вариант — автомобиль, идущий впереди, отрегулирован при торможении на а = 5,5 м/сек2, а следующий за ним автомобиль отрегулирован на а = 4,5 м/сек2. Тогда, если один автомобиль, идущий со скоростью 25 м/сек, пройдет при торможении v2/2а = 625/9, другой автомобиль пройдет путь v2/2а = 625/11. Разность этих двух отрезков будет такова:

As = v2/9 — v2/11= (11v2 — 9 v2)/99 = 2v2/99 ~ v2/50 (м).

Или As = v2/2а1 — v2/2а2 = v2^2 — а1)/ 2а1· а2.

При а1 = 4,5 м/сек2 и а2 = 5,5 м/сек2 As = v2(5,5 — 4,5)/2·24,75 = v2/49,5 * v2/50 (м).

Например, при v = 25 м/сек (90 км/час) и τз = 0,5 сек дистанция безопасности 1дб = 0,5·25 + 252/50 = 12,5 + 12,5 = 25 м, а при τз = 1 сек 1дб = 37,5 м.

Введем понятие динамической длины транспортного средства 1д. Динамическая длина является суммой средней физической длины автомобиля ls и дистанции безопасности 1дб:

Ід = ls + Ідб

В среднем физическая длина автомобиля ls составляет 5 метров. Таким образом, динамическая длина ід — это участок дорожного полотна, который занимает автомобиль с учетом дистанции безопасности 1д6.