автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Повышение пропускной способности УДС на основе оценки взаимодействия транспортных потоков с городскими магистралями

На правах рукописи

ВОЛЧЕНКО СВЕТЛАНА ВИКТОРОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ УДС НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ С ГОРОДСКИМИ МАГИСТРАЛЯМИ

05.23.11 Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

? 3 ОКТ 7014

Волгоград - 2014

005553696

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Алексиков Сергей Васильевич

Бажанов Анатолий Павлович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», профессор кафедры «Геотехника и дорожное строительство»

Боровик Виталий Витальевич

кандидат технических наук, инженер производственно-технического отдела, Общество с ограниченной ответственностью «СтройГрупп»

ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет»

Защита диссертации состоится 16 декабря 2014 г. в 10:00 на заседании диссертационного совета Д 212.026.04 при ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. Б-203

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»

Автореферат разослан 9 октября 2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета -У!^ ' Акчурин Талгать Кадимович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Для Российской Федерации проблема повышения пропускной способности городских дорог и увеличения скорости сообщения приобрела общенациональный масштаб, и её решение относится к приоритетам социально-экономической политики государства. Рост автомобилизации населения Российской Федерации до 7—13 % в год привел к снижению средней скорости транспортных потоков до 10—25 км/ч, при оптимальной 30—35 км/ч. На 30—100 % возросли затраты времени на перевозки, до 25—30 % повысился расход топлива, ежегодно растет число ДТП и ухудшается экология. Сложившаяся ситуация привела к снижению качества и надежности функционирования транспортных систем больших городов, снижению эффективности работы всех городских служб. В условиях дефицита бюджета актуально повышать эффективность мероприятий по увеличению пропускной способности городских магистралей в кратчайшие сроки с минимальными денежными затратами.

Высокая плотность регулируемых пересечений особенно характерна для г. Волгограда и других больших городов со сложившейся застройкой. Короткие перегоны 300—500 м магистральной улично-дорожной сети (УДС) г. Волгограда, загруженность их движением, неудовлетворительное дорожное покрытие не позволяют обеспечить высокую скорость транспортного потока. Обеспечение длины перегона между регулируемыми пересечениями, достаточной для разгона до максимальной скорости потока в заданных дорожных условиях, позволяет повысить пропускную способность УДС.

Вопросам повышения пропускной способности городских улиц и дорог посвящены работы многих российских и зарубежных ученых: А. 10. Михайлова, Л. В. Булавиной, Е. М. Лобанова, Ю. А. Кременца, А. М. Царикова, А. П. Шевякова, В. А. Аксенова, А. П. Васильева, М. С. Фишельсона, С. А. Аземша, В. А. Марковцева, Д. В. Рожанского, Ю. А. Врубеля, Э. Р. Домке, Д. Р. Гришкявючене и др. Однако эти исследования выполнены в основном для загородных дорог или городских магистралей с коэффициентом загрузки менее 0,7.

Разработку мероприятий по повышению пропускной способности УДС в условиях плотных транспортных потоков необходимо производить на основе оценки их взаимодействия с городскими магистралями, учитывая при этом

количество полос движения, интенсивность и состав потока, состояние дорожного покрытия и режим светофорного регулирования.

Цель работы — совершенствование методики обоснования мероприятий по повышению пропускной способности УДС на основе оценки взаимодействия транспортных потоков с городскими магистралями.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1. Исследованы закономерности изменения скоростного режима транспортных потоков в зависимости от длины перегонов городских магистралей и коэффициента загрузки регулируемых перекрёстков. Предложена классификация перегонов городских магистралей по характеру изменения скорости транспортного потока.

2. Для перегонов различного типа установлены зависимости установившейся скорости транспортного потока от коэффициента загрузки регулируемых перекрестков и перегонов, их длины и числа полос движения, состава потока, состояния проезжей части.

3. Разработана методика расчета минимальной длины перегона магистральной УДС, обеспечивающая его максимальную пропускную способность в заданных дорожных условиях.

4. Усовершенствованы методики расчёта скорости сообщения и пропускной способности перегонов регулируемого движения городских магистралей.

5. Разработаны рекомендации по повышению пропускной способности на основе оценки взаимодействия транспортных потоков с городскими магистралями.

Предмет исследования — скорость транспортного потока, коэффициент загрузки перегонов городских магистралей, состояние проезжей части.

Основная идея работы состоит в совершенствовании методики обоснования мероприятий по повышению пропускной способности магистральной УДС на основе оценки взаимодействия транспортных потоков с городскими магистралями.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, натурные, теоретические и лабораторные

исследования, математическую обработку экспериментальных данных методами математической статистики и анализа с применением ПЭВМ.

Достоверность научных исследований и выводов работы обоснована применением классических положений теоретического анализа, моделированием изучаемых процессов, планированием экспериментов и подтверждена удовлетворительной сходимостью полученных в лабораторных и натурных условиях экспериментальных данных с результатами теоретических обобщений и данными других авторов.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- определены закономерности изменения скорости транспортного потока в зависимости от длины перегона и коэффициента загрузки перекрёстков;

- установлены зависимости установившейся скорости транспортного потока от коэффициента загрузки регулируемых перекрестков и перегона, его длины, полосы движения, состава движения, состояния проезжей части;

- обоснована минимальная длина перегонов магистральной УДС, обеспечивающая их максимальную пропускную способность в заданных дорожных условиях;

- исследовано влияние регулируемых перекрестков на пропускную способность магистральной УДС в условиях плотных транспортных потоков.

Практическое значение работы заключается:

- в рекомендациях по повышению пропускной способности на основе оценки взаимодействия транспортных потоков с городскими магистралями.

Реализация результатов работы заключается:

- в разработке проектов по организации дорожного движения г. Николаевска Волгоградской области;

- в разработке проектов по организации дорожного движения г. Волгограда;

- в применении результатов в учебном процессе ВолгГЛСУ при изучении дисциплин «Организация дорожного движения», «Основы транспортных систем и планирование движения» и «Технические средства организации дорожного движения».

На защиту выносятся:

- закономерности изменения скорости транспортного потока в зависимости от длины перегона УДС и коэффициента загрузки регулируемых перекрёстков;

- зависимости установившейся скорости транспортного потока от коэффициента загрузки регулируемых перекрестков и перегонов, их длины, полосы движения, состава движения, состояния проезжей части;

- методика расчёта скорости сообщения и пропускной способности перегонов регулируемого движения городских магистралей;

- рекомендации по повышению пропускной способности на основе оценки взаимодействия транспортных потоков с городскими магистралями.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на научно-практических конференциях: 1-я студенческая научно-практическая конференция «Молодежь и научно-технический прогресс в дорожной отрасли Юга России» , 24—26 апреля 2007 г., Волгоград; Студенческая научно-техническая конференция ВолгГАСУ, Волгоград, 24—27 апреля 2007 г.; Международная научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и докторантов «Повышение долговечности транспортных сооружений и безопасности дорожного движения», 15—16 мая 2008 г., г. Казань; Международная научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и докторантов «Совершенствование методов корпоративного управления предприятиями общественного транспорта и реформирование городского транспортного комплекса» 28—30 мая 2008 г., г. Волгоград; Международная научно-практической конференция молодых ученых, аспирантов и докторантов «Инновационные организационно-технологические ресурсы для развития строительства доступного и комфортного жилья в Волгоградской области» 1—3 декабря 2008 г., г. Волгоград; П научно-техническая конференция «Инженерные проблемы строительного материаловедения, геотехнического и дорожного строительства» г. Волгоград, 24—25 октября 2009 г, конференция «Малоэтажное строительство в рамках национального проекта «Доступное и комфортное жилье — гражданам России», Волгоград, 2009; VII Международная научно-техническая конференция «Молодежь и научно-технический прогресс в дорожной отрасли Юга России» , 14—16 мая 2013 г., Волгоград.

Работа стала победителем Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ студентов, аспирантов-и молодых ученых «Эврика-2011» в г. Новочеркасске.

По результатам исследований изданы научно-практические рекомендации: «Оптимизация длины перегона городских дорог регулируемого движения». Волгоград : ВолгГАСУ, 2011; «Повышение пропускной способности УДС путем регулирования скоростного режима транспортных потоков». Волгоград : ВолгГАСУ, 2012.

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 16 печатных работах, в том числе шесть статей опубликованы в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Общий объем диссертации включает 179 страниц, содержащие 24 таблицы, 36 рисунков, список используемой литературы из 90 наименований и 13 приложений на 69 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи и основные идеи работы, ее научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации и внедрении результатов проведенных исследований.

В первой главе работы представлен аналитический обзор методик расчета пропускной способности городских дорог и их отдельных перегонов. За перегон принят участок УДС, ограниченный двумя регулируемыми перекрёстками.

1-я группа авторов (Л. В. Булавина, К. Л. Хоанг, А. Э. Горев, С. М. Храпова, Е. М. Лобанов и др.) определяют пропускную способность городских дорог по сечению перекрёстков в зависимости от количества полос движения, длительности светофорного цикла и длительности разрешающего сигнала светофора.

2-я группа авторов (Г. И. Клинковштейн, М. Б.Афанасьев, И. Н. Пугачев, М. С. Фишельсон и др.) рассматривают перегон, как цельный элемент УДС и рекомендуют определять его пропускную способность по двум перекрёсткам, ограничивающим перегон, и его длине. Расчёт производится с учётом

понижающего коэффициента, отражающего влияние длины перегона и режима светофорного регулирования на пропускную способность городской магистрали:

Рт=Ря-а-Кш, (1)

где Кт — коэффициент многополосности;

а — коэффициент, учитывающий влияние регулируемых пересечений.

Величину коэффициента а, учитывающего потери времени на перекрёстке, определяют по формуле:

где Т, — теоретическое время прохождения автомобилем расстояния между перекрестками с расчетной скоростью без задержек;

Тг — расчетное время прохождения автомобилем того же расстояния с учетом задержки перед перекрестком, времени на разгон и торможение.

Существующие методики расчёта пропускной способности УДС приводят к завышенным значениям коэффициента загрузки перегонов: для авторов 1-й группы — до 40 %, авторов 2-й группы — до 30 % согласно рисунку 1.

0.10 ..........................г;------—.........—Г--г—.................---'--------------- ■

0,00 *'—•—4——4-------- --------—г*--—........—~—

0 100 200 300 400 500 600

Дшгаа перегона ¿п. м

«Теоретический 1 -й группы авторов ФТеоретический 2-й группы авторов А ФзктачесиШ

Рисунок 1 — Зависимость коэффициента загрузки перегона от его длины.

Разработка рекомендаций по повышению пропускной способности городских магистралей должна учитывать закономерности скоростного режима движения. В условиях плотных транспортных потоков необходимо учитывать

дорожно-транспортные показатели, определяющие работу дорог: длину перегона, количество полос движения, параметры светофорного регулирования и состояние проезжей части.

Во второй главе работы представлен анализ состояния магистральной сети больших городов. На примере г. Волгограда установлено, что для современных дорог характерны: малая длина перегона (перегоны до 500 м составляют более 60 % протяженности городских магистралей); плотные транспортные потоки (интенсивность движения на трёх и четырёхполосных магистралях превышает 2000 прив. ед.); преимущественно легковое движение (71 % перегонов имеют в составе потока более 80% легковых автомобилей); двухфазное светофорное регулирование с долей разрешающего такта от общей длительности цикла 0,48— 0,6.

Автором выделены три зоны изменения скорости транспортного потока на перегонах: зоны разгона после перекрестка, максимальной установившейся скорости движения, торможения до перекрестка.

Максимальная установившаяся скорость Уус тах наблюдается на перегонах, где регулируемые перекрёстки не оказывают существенного влияния на режимы движения потоков. При коэффициенте загрузки 0,6—0,8 К,с гаах изменяется от 29 до 80 км/ч, в отдельных случаях превышает разрешённую скорость 60 км/ч.

Установившаяся скорость Уусюр наблюдается на перегонах, где регулируемые перекрёстки оказывают влияние на режимы движения потока. Скорость сообщения на 30—60 % ниже Ууо тах, задержки у регулируемых

перекрёстков составляют 20—40 % времени проезда. На участках с повреждениями проезжей части скорость транспортных потоков снижается до 30 %.

В третьей главе работы установлены закономерности изменения скорости транспортного потока в зависимости от длины перегона и коэффициента загрузки перекрёстков согласно таблице 1 и рисунка 2.

На основе исследований выделены четыре типа перегонов УДС:

1-й тип перегонов характеризуется наличием участка с постоянной скоростью транспортного потока в середине перегона. Наблюдается на длинных

перегонах более 760—1450 м (рисунок 2, а). Максимальная скорость на перегоне К, т более 50 км/ч.

ус

Таблица 1 — Классификация перегонов городских магистралей

Условие длины перегона Условие коэффициента загрузки перекрестков Максимальная скорость транспортного потока на перегоне Тип перегона

Ь >£ п — п пш 2р<1. гт<1 максимальная установившаяся скорость Уус шх 1-й тип

ь <ь 11 п тш 2Р<1, гт<1 установившаяся скорость Уус_„р 2-й тип

2р<1, Zт>l или 2Р>1, гг<1 3-й тип

Для перегонов любой длины 2Р>1, гт>1 установившаяся скорость Уус_шр 4-й тип

Примечание — 2' Х^ — коэффициент загрузки перекрёстка в зоне разгона и торможения соответственно; — длина перегона; — минимальная длина перегона.

2-й тип перегонов характеризуется наложением зон влияния смежных перекрестков. Участок с установившейся скоростью движения транспортного потока отсутствует. Наблюдается на коротких перегонах менее 760—1450 м при достаточной пропускной способности перекрестков (рисунок 2, б). Максимальная скорость V „р более 40 км/ч.

3-й тип перегонов характеризуется доминирующим влиянием одного из перекрёстков с низкой пропускной способностью. Наблюдается на коротких перегонах менее 760—1450 м. Наблюдается, когда затор, образовавшийся в зоне торможения, распространяется на весь перегон. Зона разгона при этом очень мала (рисунок 2, в). Максимальная скорость Уус_„ер более 40 км/ч.

4-й тип перегонов характеризуется отсутствием чётко выраженных зон изменения скорости потока. Наблюдается на перегонах любой длины, работающих в режиме затора. Максимальная скорость транспортного потока на перегоне Уус

не более 30—40 км/ч (рисунок 2, г).

На перегонах 1-го типа влияние состояния проезжей части на скорость автомобилей не является определяющим, длина перегона достаточна для объездов повреждений покрытия.

90 ? 80

й 70 е

> 60

| 50

§ 40

§ 30

| 20 и

О 10

о

Пройденное расстояние 8. м

О 100 200 400 400 500

Пройденное расстояние а. м

ю

о -.-,-,-+ а -т-—фш

О 100 200 300 400 500 600 700 Пройденное расстояние м

г

Пройденное расстояние м

Рисунок 2 — Графики изменения скорости транспортного потока: а — перегоны 1-го типа, 6 — перегоны 2-го типа, в — перегоны 3-го типа, г — перегоны 4-го типа, Уус_Пер — установившиеся скорость потока в условиях влияния перекрестков и V тах — максимальная установившаяся скорость потока на перегоне

На коротких перегонах 2-го и 3-го типов манёвры для объезда повреждений

дорожного покрытия ограничены, поэтому состояние проезжей части влияет на

установившуюся скорость транспортного потока (коэффициент множественной

корреляции равен 0,82):

1/ -тс л г °'02 „ -°'55 с-о.ч /04

ус^пер 35,4 • -гмн -5 (8)

где 5 — площадь деформированной поверхности дорожного покрытия, %; гмя— коэффициент загрузки перегона.

На перегонах 2-го, 3-го и 4-го типов небольшая длина перегона между регулируемыми перекрёстками и высокий коэффициент их загрузки не позволяют транспортному потоку развить максимально возможную скорость Уус тах согласно рисунку 3. Повысить скорость и пропускную способность перегонов возможно увеличением их длины, достаточной для разгона потока до максимальной

установившейся скорости Уус_таг и последующего торможения перед перекрестком.

'Зона разгона перегона l-rf типа

Зона разгона пёоёгонаГ-гати!

Л................. VC ИСРЛ,...........

'рыт. töpiö^s^n перегона 2-гр ти1

Зона торможения перегона 1-го

100 200 300 400 500 Пройденное расстояние S, м

Рисунок 3 — Уменьшение длины зон разгона и торможения при 2-го и 3-го типов.

Установлено, что длина зоны разгона и торможения определяется коэффициентом загрузки и количеством полос движения в зоне перекрёстка согласно рисунку 4.

Минимальная длина перегона определяется как сумма длин разгона и торможения, изменяется от 760 до 1450 м в зависимости от коэффициента загрузки перекрестка и количества полос движения.

Рисунок 4 — Изменение скорости потока в зоне торможения (3 полосы движения)

800 750 700 650 600 550 500 4S0 400 350 300 250 200 150 100 50

Расстояние до стоп-шгшш перекрестка Яд, м

Негативное влияние перекрёстков на пропускную способность перегона УДС выражается в увеличении времени проезда перегона 'А за счёт притормаживания и простоя у перекрёстков.

Существующие методики расчета Тг используют линейную схему изменения скорости транспортного потока на перегоне согласно рисунку 5 и рекомендуют расчётные значения ускорения и замедления соответственно 0,6—1,5 м/с2 и 0,8— 1,2 м/с2. Автором установлено, что в условиях плотного движения изменение скорости транспортных потоков носит «синусоидальный» характер, ускорения и замедления находятся в пределах от 0,2 до 0,4 м/с2, что несколько меньше рекомендуемых ранее значений.

Время проезда перегона Тг рекомендуется рассчитывать:

К,

Т, =-

(9)

где V.

й *

Я ° О о И я |

§ О §

S El

° У ¿г

9 ¡>

5 &

о '

скорость сообщения на перегоне, м/с,

L0Q 90 80 70 60 50 40 30 20 10 О

* 2

гМ ...... у

/ / V \ /

....................у................../..................... ........................\......... V.......................

..... /................./ ПС*-------------- ...... )ч \ :

г / Зона

. * Зона разгона установившейся 1 ч

г -............ " ......... У скирисчи Зона торможения ^

/ Ч -1-1-1-1-

350 400 500 S06 700 300

Пройденное расстояние S, м

«00 1000 1100 1200

f

Рисунок 5 — Схема для определения скорости сообщения: для участков 1-го типа: 1— по существующим методикам, 2 — по результатам исследований автора

Скорость сообщения для перегонов 1-го типа Ус1_1тт согласно рисунку 5 рекомендуется определять по формуле:

(Ю)

~~ ^pi ' '■pi ^тi ' Ki + Vyc_inaxi ' kyci + >

где , К,- — скорость сообщения в максимальной зоне разгона и торможения соответственно;

> кТ1, куЫ — доля длины максимальной зоны разгона, максимальной зоны

торможения и зоны установившейся скорости соответственно от всей длины перегона.

1А— среднее время задержки у перекрёстка, с.

Средние скорости в зоне разгона и торможения Ур, и УТ1- определяются умножением максимальной скорости потока Уус. на среднюю относительную скорость в данной зоне, выраженную в процентах Ур% или Ут% соответственно:

У,=0,01-Ууч-Ут% (12)

где К-* > ^т % — средняя относительная скорость транспортного потока в зоне разгона и торможения соответственно.

Для перегонов 1-го типа средняя относительная скорость транспортного потока в зоне разгона и торможения Ур%, У1% определяется по таблице 2.

Таблица 2 — Средняя относительная скорость транспортного потока в зоне разгона и торможения для перегонов 1 -го типа

Количество полос движения в одном направлении Коэффициент загрузки перекрестка Средняя относительная скорость транспортного потока в зоне разгона, % Средняя относительная скорость транспортного потока в зоне торможения, %

2 2=0—0,5 72,5 69,4

2=0,5—0,7 70,0

г=0,7—1 71,0 70,5

2=1—1,2 64,2 51,6

3,4 2=0—0,5 72,2 77,0

2=0,5—0,7 70,9

2=0,7—1 72,8 67,0

2=1—1,2 65,7 54,1

Относительная скорость потока в зоне разгона для перегонов 2-го, 3-го типа определяется как среднее значение функции

/Р(1р=щ • 10"'° ■ V +щ ■ 10"8 • V +щ ■ 10й ■ V +т4 ■ Ц + щ, (13)

где т,, щ, пц, т4, т5 — коэффициенты уравнения, принимаются по таблице 3; Л— длина зоны разгона, принимается по приложению Ж в зависимости от длины перегона, коэффициента загрузки перекрестков и количества полос движения.

Относительная скорость потока в зоне торможения для перегонов 2-го, 3-го типа определяется как среднее значение функции

/Т(4)=С/, ■ Ю"'5 • I^ +<1г ■ Ю-121СГ10 -V +(■/„ ■ 10* -43 • 104 ■ I? -Ы6(14) где </,, ¿/4, —коэффициенты уравнения, принимаются по таблице 4;

Ц— длина зоны торможения, принимается по приложению Ж в зависимости от длины перегона, коэффициента загрузки перекрестков и количества полос движения.

Таблица 3 — Коэффициенты уравнения (13)

Число полос движения в одном направлении Коэффициент загрузки перекрёстка т, тг гщ т4 т5

2 0,3—0,7 - - -149,73 0,2251 32,88

0,7—1 - 37,02 -505,27 0,3127 21,97

1—1,2 - 12,13 147,06 0,1695 22,54

3,4 0,3—0,7 -0,43 2,42 -173,62 0,2213 34,51

0,7—1 - - -230,52 0,2645 24,33

1—1,2 - 7,05 -120,24 0.1644 24,59

Таблица 4 — Коэффициенты уравнения (14)

Число полос движения в одном направлении Коэффициент загрузки перекрёстка ¿1 Аг ¿3 ¿4 ¿5 <к ¿7

2 0,3—0,5 - - - -39,61 -178,09 0,3243 25,31

0,5—0,7 - - 7,7 -106,26 222,66 0,2069 27,07

0,7—1 31,73 -73,07 649,88 -2736,7 5011,33 -0,0402 8,95

1—1,2 - - - -78,21 964,73 -0,1848 24,91

3,4 0,3—0,5 - - - - 362,74 0,3027 37,00

0,5—0,7 - - 8,63 -116,89 242,69 0,2093 27,81

0,7—1 - -7,81 164,05 -1243,23 3822,27 -0,2182 19,01

1—1,2 - - 4,91 135,8 1142,65 0,2013 23,93

В четвертой главе работы приведены рекомендации по обоснованию мероприятий по повышению пропускной способности городских магистралей. Предложенные мероприятия направлены на выравнивание скорости транспортного потока на перегонах, включают в себя: запрет левых поворотов, введение координированного регулирования по принципу «зеленая волна» (КРЗВ) увеличение доли зелёного сигнала светофоров, уширение проезжей части.

Для повышения эффективности функционирования КРЗВ расчётную скорость движения рекомендуется устанавливать как среднюю скорость движения с учётом комплексного влияния нескольких факторов: коэффициента загрузки регулируемых пересечений и в середине перегона, количества полос движения, длины перегона, состава потока и наличия на дорожном покрытии деформаций и повреждений (пунктирная линия на рисунке 6). Такая скорость позволит транспортному потоку попадать в ленту безостановочного движения в заданных дорожных условиях.

н Р

й ё С

— Уф. до —-

Ууе(ЦЛ)

Уф.лбд - Утах.лба--у38

УуЫ

Уус(Ц+1)

Уус(1+\)

зона постоянней

зона | зона I постоянней I зона """

разгона | торможения I разгона | скорости | торможения

разгона

)ГОрможени>|

-Л

Г

Длина участка!.

1 Г

Рисунок 6 — Схема определения расчетной скорости потока на участке действия КРЗВ При обосновании мероприятий за критерий эффективности принят коэффициент загрузки перегона гмн- Данный показатель учитывает влияние длины перегона, числа полос движения, параметров светофорного регулирования и состояния дорожного покрытия на пропускную способность городской магистрали. Номограммы оценки эффективности мероприятий по повышению пропускной способности представлены на рисунках 7-11. Предложенные номограммы позволяют определить снижение коэффициента загрузки после проведения работ.

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0.9 1 Коэффициент загрузки перегона после запрета'левых поворотов, я»

Рисунок 7 — Номограмма оценки эффективности запрета левых поворотов (цифры на кривых коэффициент загрузки перегона до проведения мероприятия).

2000

1800

а ]боо ri'

^ 1400 та

g 1200 б

1000

I 800 а

fit 600 400

200

03 0,4 0,5 Об 0,7 0,8 0,9 1

Коэффициент загрузки перегона после проведения мероприятий по КР ЗВ, г®

Рисунок 8 — Номограмма оценки эффективности введения ЮРЗВ (цифры на кривых -коэффициент загрузки перегона до проведения мероприятия).

Коэффициент загрузки перегона после увеличения доли основного такта с 0,6 до 0,8, гц

Рисунок 9 — Номограмма оценки эффективности увеличения доли основного такта светофорного цикла (цифры на кривых — коэффициент загрузки перегона до проведения мероприятия).

Коэффициент загрузки перегона после ушнрення 2-х полоснойпроезжей части в зоне торможения па одну полосу движения гг23

Рисунок 10 — Номограмма оценки эффективности уширення проезжей части в зоне торможения с двух полос до трех (цифры на кривых — коэффициент загрузки перегона до проведения

мероприятия).

2000

1800

2 1600 В

4 1100 «

О 1200 Я

1000

с

5 300 и

,§. 600 400 200

0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 0,8 0,9 1

Коэффициент загрузки перегона после ушпрення 2-х подоснойпроезжей част на одну полосу движения в одном направлении гушл^

Рисунок II —• Номограмма оценки эффективности уширения проезжей части по всей длине перегона с двух полос до грех (цифры на кривых — коэффициент загрузки перегона до проведения мероприятия).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлены закономерности изменения скорости транспортного потока в зависимости от длины перегона и коэффициента загрузки регулируемых перекрёстков. Предложена классификация перегонов городских магистралей по характеру изменения скорости транспортного потока. 1-й тип перегонов характеризуется наличием участка с постоянной скоростью транспортного потока в середине перегона. 2-й тип перегонов характеризуется наложением зон влияния смежных перекрестков. 3-й тип перегонов характеризуется доминирующим влиянием одного из перекрёстков с низкой пропускной способностью. 4-й тип перегонов характеризуется отсутствием чётко выраженных зон изменения скорости потока.

2. На перегонах 1-го типа влияние состояния проезжей части на скорость автомобилей не является определяющим, длина перегона достаточна для объездов повреждений покрытия. Максимальная установившаяся скорость потока зависит от длины ¿п, коэффициента загрузки в середине перегона ^ и полосы движения. На коротких перегонах 2-го и 3-го типов манёвры для объезда повреждений дорожного покрытия ограничены, поэтому состояние проезжей части влияет на установившуюся скорость автомобилей, которая также определяется

-1 л \ 0,8 А 1-------- ------- .

0, 6 \ . 1,11

1

* 0.9 )

0,5 0,7

коэффициентом загрузки перегона и его длиной. Определяющее влияние на максимальную скорость потока на перегонах 1-го типа оказывает коэффициент загрузки в середине перегона, на перегонах 2-го, 3-го типа — коэффициент загрузки всего перегона.

3. Разработана методика расчета минимальной длины перегона. Данный показатель равен сумме минимальных зон разгона и торможения, достаточных для обеспечения постоянной установившейся скорости, изменяется в пределах 760— 1450 м в зависимости от коэффициента загрузки в зоне разгона и торможения и количества полос движения.

4. Усовершенствованы методики расчета скорости сообщения и пропускной способности и городских магистралей путем уточнения времени проезда перегона Тг- Установлено, что в условиях плотного движения изменение скорости транспортных потоков носит «синусоидальный» характер, ускорения и замедления находятся в пределах от 0,2 до 0,4 м/с2, что несколько ниже рекомендуемых ранее значений.

5. Разработаны рекомендации по повышению пропускной способности на основе оценки взаимодействия транспортных потоков с городскими магистралями. Эффективность мероприятий оценивается по величине снижения коэффициента загрузки перегона УДС.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

Публикации в ведущих рецензируемых научно-технических журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией РФ

1. Алексиков, C.B. Повышение пропускной способности городских дорог на основе оценки скоростного режима транспортных потоков / C.B. Алексиков, С. В. Волченко // ДОРОГИ И МОСТЫ: сб. статей - М„ 2013. № 30/2. С. 237—249.

2. Повышение пропускной способности городских дорог на основе оценки скоростного режима транспортных потоков / С. В. Волченко, // Вестник Волгогр. гос. архит.-строит. ун-та. Сер.: Стр-во и архит. 2013. Вып. 32 (51). С. 153—159.

3. Повышение скорости автотранспорта на основе регулирования движения по «зеленой волне» / Алексиков С. В., Беликов Г. И., Пшеничкина В. А., Волченко С.

B., // Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематичсская. 2013. Вып. 2(27). URL: http://vestnik.vgasu.ru/attachments/AIeksikovBelikovPshenichkinaVolchenkol-2013 2(27).pdf

4. Волченко, С. В. Методы снижения коэффициента загрузки на регулируемых пересечениях / С. В. Волченко // Вестник Волгогр. гос. архит.-строит. ун-та. Сер.: Стр-во и архитектура. 2009. Вып. 13 (32). С. 74—77.

5. Волченко, С. В. Обоснование мероприятий по модернизации транспортной системы на основе обследования пассажиропотоков / С. В. Волченко // Вестник Волгогр. гос. архит.-строит. ун-та.. Сер.: Стр-во и архитектура. 2008. Вып. 12 (31).

C. 54—57.

6. Волченко, С. В. Особенности распределения пассажиропотоков г. Волгограда / С. В. Волченко // Вестник ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архит. 2008. Вып. 11 (30). С. 44—48.

Научно-практические рекомендации и материалы конференций

1. Алексиков, С. В. Повышение пропускной способности УД С путем регулирования скоростного режима транспортных потоков: научно-практические рекомендации / С. В. Алексиков, С. В. Волченко ; М-во образования и науки Росс. Федерации ; Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т. Волгоград : ВолгГАСУ, 2012. 33 с.

2. Алексиков С. В. Оптимизация длины перегона городских дорог регулируемого движения: научно-практические рекомендации 1 С. В. Алексиков, С. В. Волченко; М-во образования и науки Росс. Федерации; Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т. Волгоград : ВолгГАСУ, 2011. 51 с.

3. Волченко С. В. Разработка мероприятий по повышению пропускной способности городских дорог на основе обследования скоростей транспортных потоков. Сборник работ победителей отборочного тура Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ студентов, аспирантов и молодых ученых по нескольким междисциплинарным направлениям., г. Новочеркасск, октябрь — ноябрь 2011 г. / М-во образования и науки РФ, Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). Новочеркасск: Лик, 2011. С. 368—370.

4. Волченко С. В. Обоснование уровня загрузки улично-дорожной сети городов /С. В. Волченко Материалы научно-практической конференции «Малоэтажное

строительство в рамках национального проекта «Доступное и комфортное жилье — гражданам России» Волгоград: ВолгГАСУ, 2009. С. 449—451.

5. Исследование влияния длины перегона на скорость транспортного потока в городских условиях / Волченко С. В., Санжапов Б. X., Абдулжалилов О. Ю. Инженерные проблемы строительного материаловедения, геотехнического и дорожного строительства : материалы II научно-технической конференции г. Волгоград, 24—25 октября 2009 г. С. 153—156.

6. Волченко, С. В. Исследование затрат времени на транспортные передвижения жителей города Волгограда / С. В. Волченко Повышение долговечности транспортных сооружений и безопасности дорожного движения: сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции. Казань: КГАСУ, 2008. С. 74—77.

7. Волченко, С. В. Оценка пропускной способности перегона в условиях частичного использования крайней правой полосы / С. В. Волченко // Инновационные организационно-технологические ресурсы для развития строительства доступного и комфортного жилья в Волгоградской области : материалы научно-технической конференции, 1—3 декабря 2008 г., Волгоград : ВолгГАСУ, 2008. С. 63—66

8. Волченко, С. В. Совершенствование работы существующих и внедрение новых светофорных объектов / С. В. Волченко // Ежегодная студенческая научно-техническая конференция ВолгГАСУ, Волгоград, 24—27 апреля 2007 г.: сборник статей. Волгоград : ВолгГАСУ, 2007. С. 295—297

9. Волченко, С. В. Методы организации дорожного движения на регулируемых перекрестках / С. В. Волченко // Ежегодная студенческая научно-техническая конференция ВолгГАСУ, Волгоград, 24—27 апреля 2007 г.: сборник статей. Волгоград: ВолгГАСУ, 2007. С. 297—300

10. Волченко, С. В. Исследование параметров улиц и дорог на примере г. Николаевска / С. В. Волченко // Молодежь и научно-технический прогресс в дорожной отрасли Юга России: материалы I студенческой научно-практической конференции, 24—26 апреля 2007 г., Волгоград, 2007. С. 18—20

Волченко Светлана Викторовна

ПОВЫШЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ УДС НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ С ГОРОДСКИМИ МАГИСТРАЛЯМИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 03.10.2014г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Гарнитура Times New Roman Усл.-печ. л. 1 Д. Уч.-изд.л.1.Тираж 100 экз. Заказ № 95.

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1. Отдел оперативной полиграфии