Влияние элементов автомобильных дорог на скорость движения

Транспортных средств

 

Скорость движения во многом определяется размерами и сочетаниями геометрических элементов автомобильных дорог. Из элементов поперечного профиля дороги наибольшее влияние на скорость движения оказывает ширина обочин и проезжей части.

Зависимость средней технической скорости движения от ширины обочин b при 0,5 < b < 2,5 м описывается следующими уравнениями:

 

для транспортного потока υ = 69 + 9,8 b; (5.37)

для легковых автомобилей υ_л = 73,5 + 10,5 b. (5.38)

 

Среднее квадратическое отклонение технической скорости движения при 0,5 < b < 2,5 м

 

σ_υ = 12,8 + 2,7 b. (5.39)

 

Мгновенная скорость движения зависит от ширины обочины в месте производства замеров. На основании регрессионного анализа получены следующие уравнения при 1 < b < 3,5 м:

 

для транспортного потока υ = 57 + 4,7 b; (5.40)

для легковых автомобилей υ_л = 65 + 5,3 b. (5.41)

 

Среднее квадратическое отклонение мгновенной скорости движения при 1 < b < 3,5 м

 

σ = 10 + 0,85 b. (5.42)

 

Заметное влияние на скорость движения оказывает ширина проезжей части В на дорогах с двумя и тремя полосами движения, имеющих осевую разметку. При этом может быть использовано следующее корреляционное уравнение для мгновенной скорости движения при 5 < В < 13 м

 

υ = 58 + 1,58 B. (5.43)

 

Существенное изменение скорости движения наблюдается на участках подъемов.

Значение установившейся скорости движения, характерной для определенного уклона (рис. 5.13, а), определяют по формуле

 

(5.44)

 

где υ₀ - начальная скорость при въезде на подъем, км/ч; α - эмпирический коэффициент; i - продольный уклон, отн. ед.

Коэффициент α в зависимости от уклона имеет следующие значения:

 

Уклон, отн. ед………….	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08
Коэффициент α…….......			13,5	17,5	26,7	28,6	29,4

 

 

Рис. 5.13. Влияние уклона (а) и длины подъема (б) на скорость движения:

 

а - влияние уклона; б - влияние длины подъема; 1 - легковые автомобили;

2 - грузовые автомобили; 3 - i = 70 ‰; 4 - i = 50 ‰

 

На скорость движения оказывает влияние также длина подъема (рис. 5.13, б). Наиболее резкое падение скорости наблюдается на первых 200...300 м при уклонах 50 ‰ и более и на первых 600...800 м при уклонах менее 30 ‰.

Среднее квадратическое отклонение скорости движения σ на подъемах зависит от их уклона и длины (рис. 5.14). Так, в начале подъема σ составляет 9,9 км/ч, уменьшаясь в дальнейшем до 5,08 км/ч.

При устройстве дополнительной полосы движения на подъем существенно изменяется скоростной режим транспортного потока. Были получены следующие формулы для оценки скорости свободного движения:

на дополнительной полосе

υ₀ = 62,2 - 0,532 i + 0,009 5R + 11,46 p_л - 10,06 p _авт; (5.45)

 

на основной (левой) полосе

υ₀ = 62,2 - 0,521 i + 0,009 7R + 11,16 p_л - 9,6 p _авт, (5.46)

 

где i - продольный уклон ‰, R - радиус кривой в плане, м; p _авт = доля автопоездов в транспортном потоке, отн. ед.

Рис. 5.14. Зависимость среднего квадратического отклонения скоростей движения

от длины подъема:

1 - i = 30 ‰; 2 - i = 80 ‰

Рис. 5.15. Время реакции водителя на характерных участках дорог

в горной местности:

 

1 - движение на спуск; 2 - движение на подъем; 3 - равнинные участки

 

С изменением продольного уклона, особенно на автомобильных дорогах, проходящих в горной местности, изменяется также время реакции водителя (рис. 5.15).

Большое влияние на скорость движения оказывают радиусы кривых в плане. Скорость движения в свободных условиях на кривых с обеспеченной видимостью более 700 м может быть определена по уравнениям, представленным в табл. 5.3.

Зависимость модальных (50%-ной обеспеченности) значений скорости движения от радиуса кривой в плане

 

(5.47)

 

Для горных дорог получены следующие корреляционные зависимости средней скорости автомобилей от радиуса кривой в плане:

 

Таблица 5.3

 

Тип автомобиля	Корреляционные уравнения	Коэффициент корреляции	Среднее квадратическое отклонение скорости движения, км/ч
Грузовой	υ = 60,67 - 0,996 K υ 85 = 69,25 - 1,06 К υ 95 = 76,17 - 1,29 К	0,975 0,965 0,97	1,14 1,64 1,83
Легковой	υ = 70,78 - 1,51 K υ 85 = 84,65 - 1,98 K υ 95 = 95,09 - 2,23 K	0,99 0,96 0,935	1,23 3,2 4,73

 

Примечание. К - кривизна, равная 1000/ R; R - радиус кривых в плане; υ - средняя скорость движения; индексы 85 и 95 соответствуют 85%-ной и 95%-ной обеспеченности.

 

на внешних кривых, где дорога огибает выступающий склон косогора:

υ = υ₀ + 0,27 R, (5.48)

 

где υ₀ = 17,3 км/ч для грузовых автомобилей; υ₀ = 19,7 км/ч для автобусов; υ₀ = 21,5 км/ч для легковых автомобилей;

на внутренних кривых, где дорога вдается в склон или лог:

υ = υ₀ + 0,51 R при 10 < R < 50 м, (5.49)

 

где υ₀ - 18,6 км/ч для грузовых автомобилей; υ₀ = 20,2 км/ч для автобусов; υ₀ = 22,5 км/ч для легковых автомобилей.

Уклон виража i _в 0 < i _в < 100 ‰ на кривых малых радиусов следующим образом влияет на скорость движения:

 

υ = 81,7 - i _в (коэффициент корреляции r = 0,24); (5.50)

υ = 86,8 - 1,1 i _в (коэффициент корреляции r = 0,26). (5.51)

 

Параметры кривых в плане оказывают существенное влияние также на психофизиологические показатели водителя. Установлено, что на кривых в плане горных дорог частота пульса водителя заметно уменьшается с увеличением радиуса кривой (рис. 5.16).

Это указывает на улучшение условий работы водителя с увеличением радиуса кривой в плане.

Расстояние видимости также является важным фактором, определяющим скорость движения. Возрастая с увеличением расстояния видимости, скорость движения практически стабилизируется при расстоянии видимости свыше 600 м (табл. 5.4).

Техническая скорость движения в зависимости от расстояния видимости может быть определена по формулам:

для транспортного потока

υ _п = 88 - 0,168 S (коэффициент корреляции r = 0,71); (5.52)

 

для легковых автомобилей

υ_л = 93,7 - 0,177 p_s (коэффициент корреляции r = 0,71), (5.53)

 

Рис. 5.16. Зависимость частоты пульса водителя от радиуса кривой в плане

 

где S -расстояние видимости, м; p_s - число участков с ограниченной видимостью, %.

Мгновенная скорость движения для транспортного потока и легковых автомобилей и среднее квадратическое отклонение скорости движения изменяются следующим образом:

υ _п = 69,1 + 0,215 S (коэффициент корреляции r = 0,64); (5.54)

υ_л = 73,2 + 0,0232 S (коэффициент корреляции r = 0,65); (5.55)

σ = 14,7 + 0,0036 S (коэффициент корреляции r = 0,34). (5.56)

 

Для горных дорог зависимость средней скорости движения автомобилей от расстояния видимости при движении по кривой радиусом 60 м при 10 < S < 110 м имеет вид

 

υ = υ ₀ + 0,13 S, (5.57)

 

где υ₀ - 26,3 км/ч для грузовых автомобилей; υ₀ = 29,1 км/ч для автобусов; υ₀ = 31,5 км/ч для легковых автомобилей.

Расстояние видимости на кривых в плане оказывает заметное влияние на психофизиологические показатели водителя (рис. 5.17).

Существенное влияние на скорость движения оказывают габариты и длины мостов (табл. 5.5). В табл. 5.6 показаны изменения скорости движения на мосту, ширина проезжей части которого была увеличена при реконструкции с 7 до 12,8 м.

На скорость движения на мостах оказывает влияние интенсивность движения. Отмечено снижение скорости движения по длине моста. Расчет скорости движения легковых автомобилей на мосту

 

Таблица 5.4

 

Обеспеченность, %	Снижение скорости движения, км/ч, при фактической видимости, м
	12,2	8,1 13,7	4,9 8,6	2,8 4,9	1,5 2,3	0,8 0,4
	13,5 17,5	9,8 12,7	5,8 8,3	3,3 4,9	2 2,5	1 0,9
	13,9 19,2	9,8 14,6	5,9 10,2	3,3 6,3	2 2,5	1

 

Примечание. В числителе - данные для грузовых автомобилей, в знаменателе - для легковых автомобилей.

 

Рис. 5.17. Влияние расстояния видимости на кривых в плане горных дорог

(R = 50...100 м) на психофизиологические показатели водителя:

 

а - изменение кожно-гальванической реакции (КГР);

б - изменение числа фиксаций взгляда водителей в секунду

 

при низкой интенсивности движения (свободные условия движения) проводят по формуле

 

υ₀ = 30,625 + 3,125 Г - 0,206 L + 0,01875 ГL, (5.58)

 

где Г - габарит моста, м, 7 < Г < 13 м; L - длина моста, м.

Большое влияние на скорость движения оказывают препятствия, расположенные сбоку от дороги. Средняя разность скоростей движения при расстоянии до деревьев 0,65 м и от кромки проезжей части 3,1 м составляет 11,5 км/ч.

Для учета совместного влияния всех элементов дороги и интенсивности движения на скорость движения предложены уравнения, полученные на основе множественной корреляции.

Одно из таких уравнений

υ = log k + 3,16 B - 0,21 i - 0,023 N - 0,13 p - 71, (5.59)

 

где υ - средняя скорость движения, км/ч; k - площадь деформаций дорожного покрытия, влияющих на скорость движения, %;

 

Таблица 5.5

 

Условие движения на мосту	Скорость движения, км/ч, при соотношении ширины проезжей части моста В ми дороги Вд, м
В м= В д	В м = В д + 1	В м = В д + 4,3
Отсутствие встречных автомобилей	40,3
Наличие встречных автомобилей

 

Таблица 5.6

 

Характеристика транспортного потока	Скорость движения, км/ч	Прирост скорости движения, км/ч (%)
до реконструкции	после реконструкции
Одиночные легковые автомобили	53,8	62,7	8,9 (11,7)
Одиночные грузовые автомобили			7 (14,6)
Поток автомобилей без встречного движения			6,5 (13,3)
Поток автомобилей при наличии встречного движения		55,5	10,5 (23,4)

В - ширина проезжей части, м; i - продольный уклон, ‰; N - интенсивность движения, авт./ч; р - доля легковых автомобилей в транспортном потоке, %.

Для оперативной оценки скорости движения в свободных условиях на двухполосных дорогах рекомендуется следующая зависимость:

 

υ₀ = 29 + 3,85 B - 0,53 i + 0,096 R + 10,8 p_л - 10,3 p _aвт, (5.60)

 

где В - ширина проезжей части, м; i - продольный уклон, ‰; R - радиус кривой в плане, м, 100 < R < 1000 м; р_л, р _авт - количество легковых автомобилей и автопоездов в составе транспортного потока, отн. ед.

Приведенные ранее данные показывают существенное влияние элементов дорог на скорость движения и могут быть использованы для ориентировочной оценки принимаемых проектных решений.