11. Теория транспортных потоков

11.1. Основные понятия теории транспортных потоков

Рассмотренные выше требования к элементам автомобильных дорог основаны на предпочтении движения по дороге одиночных автомобилей, водителям которых ничто не мешает избирать наиболее приемлемый для них режим движения. Фактически по дорогам происходит одновременное движение большого числа автомобилей разных типов с разным уровнем загрузки в разном техническом состоянии. Ими управляют водители разной квалификации, обладающие индивидуальными особенностями вождения и т.д.

Все эти особенности фактически складывающегося движения по дорогам, которые также необходимо учитывать при проектировании дорог, изучает теория транспортных потоков.

Теория транспортных потоков это наука, анализирующая режимы движения транспортных средств в различных дорожных условиях с учетом их динамических возможностей, состава транспортного потока и психофизиологических особенностей водителей.

Условия движения на дороге существенно зависят от интенсивности движения транспортного потока. Для характеристики условий движения в России приняты четыре уровня удобства движения.

Уровень удобства А  свободный поток, в котором транспортные средства не оказывают взаимного влияния на режимы движения.

Уровень удобства Б  частично связанный поток, в котором транспортные средства движутся группами и оказывают влияние друг на друга, но еще совершается много обгонов.

Уровень удобства В  связанный поток, в котором транспортные средства движутся большими группами, еще существуют большие интервалы между группами автомобилей, обгоны возможны, но затруднены.

Уровень удобства Г  плотный поток, движение которого происходит без обгонов, с малой скоростью и периодическими остановками.

Так как транспортный поток представляет собой неустановившийся процесс, то описать его можно только статистическими показателями.

В качестве таких показателей используются следующие:

• Скорость транспортного потока. Измерение скоростей движения автомобилей на каком-либо участке, показывает, что они меняются в сравнительно широком интервале, но для основной массы автомобилей они располагаются вблизи некоторого среднего значения. Чем плотнее транспортный поток, тем меньше в нем различия в скоростях отдельных автомобилей. Для характеристики скорости транспортного потока строят статистические кривые  кривые распределения числа автомобилей по скоростям (рис. 11.1, а) и кумулятивные кривые, показывающие, какой процент автомобилей, из общего количества автомобилей, движется со скоростями меньше какой-то заданной величины, или скоростями, попадающими в определенный интервал (рис. 11.1, б).

Устойчивый (частично связанный, плотный) транспортный поток характеризуется кривыми нормального распределения, имеющими колоколообразный вид (рис. 11.1, а).

Если транспортный поток складывается из нескольких групп автомобилей, которые обладают резко отличающимися динамическими возможностями, но при такой интенсивности движения не влияющими на движение друг друга (уровень удобства А и Б), то кривые, характеризующие скорость такого потока, имеют полимодальный вид, за счет того, что такие кривые фактически являются суммой кривых для отдельных составляющих групп автомобилей (рис. 11.2).

Рис. 11.1. Закономерности распределения скоростей движения между автомобилями в транспортном потоке:

а  кривая распределения скоростей для однородного транспортного потока;

б  кумулятивная кривая;

1  наиболее характерная (модальная) скорость;

2  скорость 85%-ной обеспеченности;

3  средняя скорость;

4  скорость 15%-ной обеспеченности

Рис. 11.2. Кривая распределения скоростей потока разнотипных автомобилей:

1  кривая распределения скоростей для медленных автомобилей и автопоездов;

2  то же, для основной массы грузовых автомобилей;

3  то же, для легковых автомобилей;

4  суммарная кривая распределения для транспортного потока

Плотность транспортного потока (q)  это количество автомобилей, приходящихся на единицу длины однородного по транспортным качествам участка дороги (обычно протяженностью 1 км)

, (11.1)

где N  интенсивность движения, авт/ч; V  скорость движения, км/ч;  интервал между автомобилями по длине, км.

График зависимости плотности транспортного потока от его интенсивности (рис. 11.3) имеет явно выраженный максимум, соответствующий наибольшему количеству автомобилей, которое может пропустить данный участок дороги.

Рис. 11.3. График зависимости между плотностью транспортного потока и интенсивностью движения

Рис. 11.4. Кривые распределения величин интервалов во времени:

1  распределение Пуассона (при низкой интенсивности движения);

2  распределение Пирсона III типа при высокой интенсивности

Интервал по длине измеряется между передними бамперами автомобилей следующих друг за другом (). Время, за которое задний автомобиль преодолеет имеющийся интервал называютинтервалом по времени. Эта величина существенно зависит от интенсивности движения и может быть описана кривыми распределения различного вида (рис. 11.4).