Причины возникновения транспортных задержек.

 Задержка транспортного средства представляет собой вынужденную остановку или снижение скорости движения ТС по сравнению с возможной скоростью движения на данном участке УДС. Продолжительная по времени транспортная задержка преобразуется в транспортный затор. Транспортный затор является неподвижным состоянием транспортного потока в результате его максимального уплотнения в связи с увеличением интенсивности движения превышающей пропускную способность участка транспортной сети. Дорожный затор – большое скопление на УДС автомобилей, которые движутся со средней скоростью меньшей, чем разрешенная скорость на данном участке дороги. В случае образования затора идет снижение пропускной способности участка УДС до критического значения. При превышении пропускной способности участка дороги новоприбывший поток автомобилей приводит к затору, который растет лавинообразно. В различных источниках дается свое определение транспортному затору, так в Нighway Capacity Manual- 2015 транспортный затор характеризуется задержкой на регулируемом перекрестке более, чем на 80 с. Наибольшее скопление автомобилей наблюдается перед светофором. Совершать маневры поворотов в таких условиях достаточно сложно. Такая ситуация на УДС еще не является затором, т.к. скопление автомобилей перед светофором существует непродолжительное время, несмотря на частоту. Еще одним фактором образования заторов являются припаркованные на обочине автомобили. Таким образом, понятие «затор» должно включать критерии, которые характеризуют это явление. В общем виде, затор представляет собой некое образование с возникновением определенного рода явлений, которое происходит по определенным причинам. Чем больше интенсивность движение, тем сильнее прослеживается влияние автомобилей друг на друга. Скорость движения увеличивает перед обгоном ТС на 25 свободном участке дороги и увеличивает значение скорости транспортного потока. С течением роста интенсивности движения происходит увеличением плотности транспортного потока (ТП). Движение автомобилей в плотном ТП происходит в режиме следования за лидером, автомобили объединяются в группы на сложных участках дороги и движутся колонной. Наибольшая интенсивность формирования очередей транспортных средств на участках УДС в населенных пунктах, с усложненными элементами плана и продольного профиля дороги, наличием кривых малого радиуса, подъемов и спусков, участков с ограниченной видимостью, узких мест на проезжей части, пересечений в одном уровне и т.д. Плотный поток обусловлен неудовлетворительными условиями движения с позиции безопасности, выбора скоростного режима и маневрирования. Незначительное снижение скорости движения по какой-либо причине может привести к затору на участке дороги. Транспортный поток представляет собой множество ТС, движущихся под управлением одного человека, действия которого согласовываются с движением остальных участников движения в этом потоке с соблюдением Правил дорожного движении. Задача водителя с помощью ТС доехать до пункта назначения максимально быстро и по максимально кратчайшему расстоянию. Во время движения по выбранному маршруту водитель сталкивается с различными ситуациями: вынужденное снижение скорости движении, потери времени на маршруте, в связи с чем, водитель предпринимает для компенсации потерянного времени увеличить скорость движения. Для решения такого рода проблем существует несколько способов решения: объезд участка УДС с затрудненным движением, либо движение по заданному маршруту, но с потерей времени. Поиск решений заключается в предварительной оценке дорожной ситуации: как длительно может существовать затор, насколько он сложный и есть ли смысл искать объездные маршруты. Каждый водитель сам оценивает сложность дорожной ситуации, основываясь на своем опыте. 26 При движении по УДС водитель постоянно наблюдает разные состояния потока и условия движения. Основными критериями оценки существования заторового явления, на которые водитель обращает внимание, являются плотность и скорость транспортного потока. Тем не менее, увеличение плотности не всегда приводит к затору, к примеру, на перекрестке перед светофором регулярно наблюдается скопление ТС, но это локальное и кратковременное состояние потока. Также, стоит отметить, что снижение скорости движения не во всех случаях приводит к увеличению плотности потока. Встречаются ситуации, когда снижается скорость, а только вследствие этого увеличивается плотность потока. Это наиболее часто встречается, когда из-за неудовлетворительного состояния дорожного полотна или плохих погодных условий водитель вынужден снижать скорость. Можно сделать вывод, что снижение скорости движения и уплотнение транспортного потока во всех случаях связано с наличием какоголибо препятствия или преграды. Преградой помимо физического объекта, может также являться психоэмоциональное состояние водителя. Водитель понимает затор, как состояние транспортного потока с увеличенной плотностью потока не меняющейся во времени, т.е. процесс увеличения плотности потока соответствует началу затора, состояние с постоянной увеличенной плотностью потока – состояние затора, а состояние с уменьшающееся плотностью потока – окончание затора. Структурно причины возникновения затора можно представить в виде блоксхемы: естественные, искусственные и прочие причины (рис. 1.4). Каждый из приведенных блоков имеет свою внутреннюю структуру. В целом структурированность дерева дает возможность системно увидеть «природу» заторов. Представленные в дереве причины существуют в «природе» заторов как отдельно образующие факторы-причины, так и работающие в совокупности. Множество таких факторов доказывает многофакторность заторового явления и сложность механизмов развития цепей причинно-следственных связей событий предшествующих заторам. Рисунок 1.4 – Структура причин затора Одной из наиболее важных проблем возникновения заторового явления является неправильный выбор дистанции между друг за другом следующими автомобилями. Каждый автомобиль во время движения имеет определенный динамический габарит, важным является соответствие динамического габарита конкретного автомобиля конкретным условиям движения на УДС (табл. 1.3) [20]. В таблице 1.3 видна взаимосвязь увеличения скорости вместе со значением динамического габарита. Чтобы снизить количество заторов необходимо выполнять требование соблюдения дистанции между автомобилями для сокращения числа ДТП и сокращения случаев уменьшения пропускной способности участков УДС. 28 Таблица 1.3 – Зависимость динамического габарита от скорости движения Скорость движения автомобиля, км/ч Динамический габарит движения автомобиля, м Toyota Camry Daewoo Matiz Lada Priora ВАЗ-2106 15 10,54 9,22 9,96 9,87 20 12,35 11,03 11,77 11,68 25 14,28 12,96 13,70 13,61 30 16,33 15,01 15,75 15,66 35 18,49 17,82 17,91 17,17 40 20,78 19,46 20,20 20,11 45 23,18 21,86 22,60 22,51 50 25,69 24,37 25,11 25,02 55 28,33 27,01 27,75 27,66 60 31,08 29,76 30,50 30,41 65 33,95 32,63 33,37 33,28 70 36,94 35,62 36,34 36,27 75 40,04 38,72 39,46 39,37 80 43,27 41,95 42,69 42,60 85 46,61 45,29 46,03 45,94 90 50,06 48,75 49,49 49,40 95 53,64 52,32 53,06 52,97 100 57,33 56,01 56,75 56,66 Заторы на дорогах возникают постоянно, и это одна из проблем, с которой сталкивается сегодня автомобильный транспорт. Затор специалисты определяют, как условия движения, в которых автомобили передвигаются с низкими скоростями при высокой плотности транспортного потока, коэффициент загрузки при этом близок к единице. С увеличением загрузки дороги происходит доуплотнение потока и скорость стремительно уменьшается. При этом средняя скорость потока снижается, а средняя плотность увеличивается. Режим пропускной способности неустойчив. Незначительное превышение плотности относительно оптимальной плотности (независимо от природы такого повышения) приводит к остановке транспортного потока и образованию затора. При этом плотность быстро увеличивается от значений оптимальной плотности до плотности при заторе, так как объём движения максимален. Существует множество причин возникновения заторов: избыток числа автомобилей на участке дороги, динамика изменения пропускной способности 29 дороги при смене полосы движения и т.д. Эти факторы взаимосвязаны с внешними факторами: схема УДС города, уровень покрытия территории города дорогами, экономические условия в данном регионе, степень занятости населения, уровень автомобилизации, развитие УДС и т.д. Можно выделить основные группы факторов, влияющих на образование заторов: - экзогенные факторы, которые относятся к совершаемым поездкам и объему пассажирских перевозок; - факторы на микроуровне, которые связаны с непосредственным движением транспортного потока; - факторы на макроуровне, которые связаны со спросом населения на передвижения и поездки, а также со степенью пользования дорогами. Помимо выше перечисленных групп факторов, на образование заторовых явлений оказывают влияние косвенные факторы, такие как климатические и погодные условия, видимость и т.п. Таким образом, можно выделить факторы, которые в любом случае приведут к затору на микроуровне и факторы макроуровня, которые будут способствовать ухудшению течения заторовой ситуации. Целостное представление факторов, влияющих на образование включает социально-экономические факторы, которые зависят от уровня развития города, численности населения, уровня жизни и степени распространения по территории города социально значимых объектов, и факторы, которые зависят от вида передвижения, вида транспорта, затрат на эти передвижения, учитывающие все элементы системы «водитель-автомобиль-дорога-окружающая среда» (В-А-Д-С), а также включающие поведение водителей и степень загруженности УДС. На рисунке 1.5 представлена взаимосвязь всех перечисленных факторов друг с другом, с навыками и опытом водителей, а также с обратной связью внутри системы. 30 Рисунок 1.5 – Факторы, вызывающие затор на микроуровне и макроуровне Таким образом, на процесс возникновения заторового явления влияют: 1. Виды деятельности городского населения, зависящие от демографических и социально-экономических факторов вместе со степенью покрытия территории города дорогами, влияют на формирование транспортного поведения отдельных групп населения, функционирование производственных, торговых и культурнобытовых отраслей. 2. Транспортное поведение определяется уровнем спроса на перемещения, который меняется в зависимости от времени суток и по районам города (макроуровень). 3. Общий спрос на перемещения формирует общий уровень движения по УДС, состав транспортных потоков и категорий водителей на разных участках транспортной сети (микроуровень). На данном уровне определяется динамическая 31 пропускная способности участков УДС с учетом типа, габаритов ТС, динамических характеристик, скорости движения ТП, интенсивность движения по направлениям на участках транспортной сети, маневрирование при смене полосы движения, поведение водителей в потоке, климатические и погодные условия и т.д. 4. В случае превышения уровня транспортного потока динамической пропускной способности возникает затор, которые распространяется по потоку и по всей сети. 5. В системе появляется обратная связь, т.к. водители могу принимать во внимание свой предыдущий опыт перемещений по транспортной сети, особенно тех случаев, когда они попадали в затор. Водители адаптируют свое поведение с целью исключить попадание в заторовую ситуацию на маршруте движения. Если же водители все же попали в затор, затор приводит к длительным изменениям в деятельности и поведении людей, т.е. на уровень спроса на перемещения и т.д. В связи с чем появляется необходимость в разработке стратегии управления заторами для более эффективного использования автомобилей. Стратегия управления движением транспортных потоков, которая сосредоточена только на микроуровне, в итоге, не принесет эффекта, если не будут учитываться факторы, влияющие на дорожное движение (ДД) на макроуровне и др. 1.3.2 Образование транспортного затора Механизм образования затора хорошо иллюстрирован на рисунке 1.6. На перегоне длиной L предположим собралась очередь из Q автомобилей, которые ожидают возможность проезда через пересечение S j, и рабочая возможность этого перекрестка обеспечивает проезд транспортного потока от i S к S j, т. е. ò > T g i i I t dt C t 0 () (пропускная способность перекрёстка больше, чем интенсивность движения прибывающих автомобилей) [27]. 32 Рисунок 1.6 –Образование затора При длине участка дороги LQ, занимаемая очередью на перегоне может быть либо меньше длины перегона, т. е. если LQ £ L то перекресток функционирует Si нормально, либо больше длины перегона, когда LQ > L, т. е. когда очередь автомобилейне умещается на всей длине перегона (i, j) и накапливает в зоне перекрёстка Si. В этом случае возникает обратная связь по потоку, и затор лавинообразным образом распространяется на участке УДС. Заторы по периодичности и устойчивости в пространстве можно разделить на случайные и систематические. Наиболее определяющими являются заторы, которые пересекают пересечение по второстепенной дороге, на них приходится 75 % от общей задержки времени. Основной задачей управления при заторах на отдельном пересечении является минимизация задержек ТС за время существования затора. Интервал времени существования затора принято делить на два подинтервала, в которых бывают разные управляющие воздействия. При оптимальной организации ДД используются циклы и фазы светофорного регулирования разной длительности. В связи с неустойчивостью транспортного потока в области пропускной способности и лавинообразным нарастанием заторового явления происходят разрывы в значениях характеристик ТП. Многие исследователи описывали механизм резкого изменения скорости и установили закономерность – при приближении к пороговому уровню пропускной способности, увеличивается 33 вероятность резкого уменьшения интенсивности и скорости движения автомобилей в потоке. Изменения характеристик транспортного потока в точке kc показывает «прыжок» скорости движения от верхней границы к нижней (рис. 1.7), вместе с чем возрастает вероятность резкого падения характеристик ТП до 10% при интенсивности движения, составляющей 0,75 от максимальной, до 90% при предельном уровне пропускной способности. Первое предположение о возможном возникновении разрывов в зависимостях между интенсивностью, плотностью и скоростью транспортного потока были описаны Л. Эдаем в 1961 г. Разрывы описываются с помощью макромоделец, имеющих разрыв в точке kc: первая модель – для низкой плотности с k < k, вторая – для высокой плотности с k > k. Наиболее части применяются следующие типы разрывных макромоделей [27]: с с J J k k k k k k k I v k v v I k v > < ï ï î ï ï í ì ÷ ÷ ø ö ç ç è æ ÷ ø ö ç è æ - = - ÷ ø ö ç è æ = 1 exp, ln, 0 0 (1.10) Флуктуация количества транспортных средств приводит к неустойчивости процесса движения в зоне пропускной способности и возникновению точки бифуркации [27]. В связи с этим в теории дорожного движения часто используется теория катастроф. Переход от одной модели к другой состоит в изучении потерь устойчивости, описании факторов, влияющих на скачкообразное изменение параметров, интерпретации параметров катастрофы, построение и исследование модели. 34 Рисунок 1.7– Разрывная диаграмма транспортного потока 1.3.3 Мероприятия по сокращению заторовых явлений В каждой стране пытаются найти свое решение данной проблемы. Самые распространенные способы уменьшения заторов представлены на рисунке 1.8. Рисунок 1.8 – Зарубежный опыт в сокращении заторов Методы сокращения заторовых ситуаций в разных странах совместное использование автомобилей (карпулинг) расширение сети перехватыва ющих парковок улучшение работы общественного транспорта запрет на использование автомобилей в определенные дни пересадка автомобилистов на общественный транспорт датчики «умной парковки» многоуровневые развязки дорог выделенная линия для общественного транспорта беспроводная связь «машинамашина» онлайн сообщество водителей (краудсорс инг) парковок платный въезд в загруженные районы города терминалы за пределами города каршеринг 35 В небольшом городе Германии (Лейпциге) водители с апреля 2012 года имеют право на бесплатный проезд в общественном транспорте при предъявлении ПТС. Это решение помогло разгрузить УДС в городе, а также уменьшить вред автотранспорта на окружающую среду. В центре Лондона загруженность УДС снизили благодаря введению единой карты Oystercard. С 2003 г. в центральные районы города организована плата за въезд. Эти мероприятия снизили загрузку транспортной сети на 15%. В РФ с проблемой пробок сталкиваются почти все города, в Москве эта проблема наиболее актуальна (табл. 1.4). Водители устанавливают на свои гаджеты специальные программы, в которых отображается в режиме реального времени данные о загрузке УДС с прокладкой маршрутов в объезд. Согласно данным компании TomTom, индекс загруженности дорог в Москве в 2015 г. снизился с 57% до 44% в сравнении с 2012 г. (рис. 1.9,а; рис. 1.10). Загруженность УДС Москвы в утренний и вечерний час пик показан на рис. 2. Сложнее ситуация на дорогах Мехико, Бангкока, Стамбула, Рио-де-Жанейро. Таблица 1.4 – Характеристика загруженности УДС г. Москвы Показатель Значение Всемирный ранг по сравнению с другими городами 5/174 Загруженности автомагистралей 55 % Загруженность шоссе 41 % Среднее время в пути за день 48 мин. Среднее время в пути за год 185 ч Общая протяженность УДС 36179 км Общая длина ТС 630550091км 36 а) б) в) Рисунок 1.9– Уровень загруженности УДС г. Москва Рисунок 1.10– Индекс загруженности дорожно-уличной сети в разных странах Снижению загруженности способствовало создание перехватывающих парковок возле станций метро. В первом квартале 2016 года их число увеличилось на 1200 машиномест и составило 7 тысяч. На трассах города установили 157 табло с информацией о ситуации на дорогах. В столице развивается каршеринг. Число прокатных машин увеличилось до 550, каждым автомобилем пользуется пять москвичей. В начале 2016 г. были открыты новые станции метро. Это позволило разгрузить другие остановки. В Центре ОДД правительства Москвы появились специалисты, отвечающие за дорожно-транспортную ситуацию. Задача дорожных координаторов – анализировать состояние движения и аварийность, а также выдвижение 37 предложений по их улучшению. Координатор может вынести пре

.. тема №4.

 Дорожные условия и безопасность движения.

 Дорожная сеть России и проблемы безопасности движения.

 Особенностью дорожной сети России является малая плотность дорог, имеющих твердые покрытия, по которым возможен проезд в течение всего года. Автомобильные дороги магистрального типа, связывающие административные, промышленные и культурные центры, а также соединяющие дорожную сеть страны с сопредельными странами (так называемые дороги группы М). Они предназначены для дальних перевозок срочных грузов, но подорожание нефтепродуктов снизило их конкурентоспособность по сравнению с железными дорогами. Лишь небольшой их процент относится к категории автомобильных магистралей — дорог с самостоятельными проезжими частями для движения в разных направлениях и разделительной полосой. На условия и безопасность движения в районах проложения дорог большое влияние оказывает разнообразие природных условий. Особенности климата и рельефа этих районов отражаются на транспортных качествах дорог и условиях работы автомобильного транспорта и различной эффективности отдельных проводимых мероприятий по повышению безопасности движения. Технические нормативы на проектирование новых дорог предполагают благоприятное состояние проезжей части — чистую сухую или слабоувлажненную шероховатую поверхность покрытия, обеспечивающую хорошее сцепление с шинами автомобилей. В процессе службы дороги коэффициент сцепления постепенно снижается по мере износа покрытия. Значительно влияют на сцепление погодные условия — дождь, снеговой покров и, особенно, гололед. При снижении коэффициента сцепления увеличивается длина тормозного пути автомобилей, а в ряде случаев и создается опасность заноса. Участки дороги в плане и продольном профиле, геометрические элементы которых были рассчитаны исходя из высоких коэффициентов сцепления, уже не могут обеспечить безопасного проезда с расчетной скоростью. Поскольку водители не могут точно оценить состояние покрытия во время дождя или снегопада, они часто превышают безопасную скорость, и на дороге возрастает количество дорожно-транспортных происшествий. Подавляющее большинство водителей проезжает сложные участки дорог с повышенной внимательностью. Как правило, эти участки требуют для безопасности проезда снижения скорости по сравнению со скоростью на предшествующем участке с более благоприятными дорожными условиями. Неосмотрительные и неопытные водители, мало считаясь с особенностями расположенных впереди участков дороги, могут въехать на опасный участок с высокой скоростью, превышающей безопасную для этого участка. Сталкиваясь неожиданно для себя с необходимостью резкого снижения скорости, они попадают в аварийную ситуацию. В аналогичное положение могут попасть и усталые водители, продолжительность времени реакции которых повышена. Опасным является и период выезда с опасных участков, когда возможны столкновения с встречными автомобилями при попытках обгона в сложных дорожных условиях медленно едущих автомобилей быстрыми.

 

 Причины возникновения происшествий, связанных с дорожными условиями.

 Каждая дорога является сочетанием участков с различными элементами в плане и продольном профиле. Поэтому скорости движения автомобилей на маршруте не остаются постоянными. На длинных прямых горизонтальных участках, а тем более на спусках современные автомобили могут развивать скорости, существенно превышающие расчетные по строительным нормам и правилам. На длинных подъемах скорости значительно ниже расчетных. Водитель оценивает условия движения преимущественно визуально. Дополнительными источниками информации являются также передающиеся на его организм ускорения, возникающие при проезде по кривым и неровным участкам дороги. Факторами, влияющими на избираемые водителями режимы движения, являются: элементы дороги, непосредственно влияющие на управление автомобилем (изменения направления дороги, дорожные знаки, неровности проезжей части, примыкания, разветвления и перекрестки, обеспеченная видимость). Мысленно оценивая их влияние на условия движения, увязывая эту оценку с требованиями Правил движения, водитель подсознательно изменяет скорость движения; обстановка движения — встречные и попутные автомобили, мотоциклисты и велосипедисты, пешеходы на обочинах, погодные условия; привлекающие внимание водителя объекты, не связанные непосредственно с движением,— здания, сооружения и деревья на придорожной полосе, пролетающие над дорогой самолеты, горные вершины на горизонте и др. Для каждого водителя существует оптимальная плотность объектов внимания, характеризуемая продолжительностью времени, которое ему необходимо для их распознавания и оценки значимости. При оптимальной плотности и разнообразии объектов внимание водителей активизируется. При перегрузке информацией внимание рассеивается, и водитель не замечает существующих элементов, например, знаков. При движении по дороге с различными скоростями число объектов, попадающих в поле зрения водителя в единицу времени, тем больше, чем выше скорость. Водитель непроизвольно реагирует на изменение поступающей информации изменением зоны сосредоточения своего взгляда или избирательным отношением к поступающей информации.

 

Учет требований безопасности движения в нормах на проектирование дорог.

 

При строительстве новых дорог в проектах предусматривают обеспечение безопасности при движении с расчетной скоростью, зависящей от категории дороги, т. е. фактически от расчетной интенсивности движения. Предполагается, что на изменение этих условий водитель должен реагировать соответствующим уменьшением скорости, а дорожно-эксплуатационные организации в процессе текущего содержания — устранять или смягчать их влияние, очищая дорогу от грязи и снега, удаляя гололед. Роль слагающих этого комплекса в обеспечении безопасного движения пока еще не равнозначна. Дорожная сеть каждой страны складывалась в течение веков. При постройке каждой дороги учитывали требования существовавшего в то время транспорта. Влияние дороги на безопасность движения имеет две составные части — постоянную, определяемую геометрией трассы и земляного полотна, и переменную, зависящую от непрерывно изменяющихся природных факторов, климатических условий, времени года и суток. Дорога влияет на условия движения через элементы ее трассы, качество покрытия и создаваемое у водителей представление о необходимом режиме движения. Рационально запроектированная дорога — один из путей создания водителям благоприятных условий работы. В большинстве случаев достижение этого требует дополнительных работ при строительстве и связано с увеличением затрат. Поэтому в практике проектирования, которое часто ведут специалисты, малоосведомленные в закономерностях движения транспортных потоков и о процессах возникновения дорожных происшествий, желание достигнуть минимума земляных работ заставляет проектировщиков не обращать внимания на обеспечение внутреннего единства и логичности проложения трассы дороги на местности. Влияние автомобиля на безопасность движения определяется совершенством его тяговых и тормозных качеств, способностью быстрого торможения без заноса, а также особенно важной для современных автобусов и большегрузных автомобилей возможностью вписываться в кривые малых радиусов на горных дорогах, а для автопоездов — следовать в пределах своей полосы движения на проезжей части. Отдельные конструктивные особенности автомобилей, например недостаточная управляемость и большой увод шин, могут повысить опасность дорожно-транспортных происшествий. При разработке норм на проектирование дорог в схемах маневров автомобилей используют параметры режимов движения, определенные по данным наблюдений методами математической статистики. Нормы проектирования автомобильных дорог обосновываются расчетами на основе закономерностей теории автомобиля исходя из схематизированных соображений о маневрах, выполняемых водителями. При этом нормативные требования к элементам трассы исходят из напряженных режимов ведения автомобиля. Они, как правило, обеспечивают устойчивость автомобиля, а не удобство управления им и комфортабельность поездок. Расчеты необходимой видимости дороги предусматривают резкое торможение перед препятствием на дороге с блокировкой колес и последующим скольжением колес автомобилей юзом, опасным при высокой начальной скорости из-за возможного заноса. Схема обгона предусматривает возвращение на полосу движения в непосредственной близости от обгоняемого автомобиля. При этом принимают минимальную продолжительность реакции водителя.