Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Реконструкция автомобильных дорог

Пропускная способность существующих дорог и мероприятия по ее повышению при реконструкции


Пропускная способность существующих дорог и мероприятия по ее повышению при реконструкции

Принцип проектирования автомобильных дорог на постоянную расчетную скорость реализуется при проектировании дорог разных категорий не в одинаковой степени.

Высокие требования, предъявляемые к дорогам I и II категорий, и большая сметная стоимость их строительства облегчают строгое соблюдение технических нормативов проектировщиками и строителями.

С другой стороны нормативы на дороги V категории невелики. Соблюдение их не вызывает затруднений даже в неблагоприятных условиях рельефа и ситуации. Покрытия этих дорог имеют худшую, чем у дорог более высоких категорий, ровность, которая часто и определяет скорости движения автомобилей. Эти скорости относительно низки и сравнительно мало отличаются на разных участках.

Участки, требующие существенных изменений скорости, чаще всего встречаются на дорогах III и IV категорий. На них в стремлении избежать удорожания постройки прибегают к использованию расстояний видимости, радиусов кривых в плане и продольном профиле и продольных уклонов, допускаемых лишь в исключительных случаях. В связи с этим пропускная способность отдельных участков дорог неодинакова. В то время, когда одни из них еще свободно пропускают движение, на других может складываться обстановка, близкая к образованию затора.

В условиях, близких к достижению максимальной пропускной способности какого-либо участка дороги, поток автомобилей движется колонной, и к рассмотрению закономерностей изменения его режима могут быть приложены простейшие уравнения динамической теории транспортных потоков.

Упрощенные динамические модели предполагают однотипность потока, постоянную величину интервала между автомобилями, движение каждого из них с одинаковой скоростью и одинаковые психофизиологические показатели водителей (продолжительность реакции, реализуемые ускорения разгона и торможения, беспокоящая величина поперечной силы и др.).

По данным канд. техн. наук В. В. Сильянова, величина коэффициента а следующим образом зависит от количества легковых автомобилей в составе транспортного потока:

В некоторых районах СССР может потребоваться дополнительный учет наличия в составе потоков движения на дорогах и других транспортных средств, например на дорогах УССР мотоциклов, в Узбекистане в период уборки хлопка тракторов с больше-габаритными прицепами. Однако необходимые для этого учета наблюдения еще не проводились.

За теоретическую величину максимальной возможной пропускной способности, названную канд. техн. наук Н. Ф. Хорошиловым «типичной», принимают интенсивность, соответствующую точке, удовлетворяющей обоим уравнениям, т. е. лежащей на пересечении прямой п кривой, выражаемых формулами. Это условная сопоставительная величина, точная лишь в той степени, в какой соответствует действительным условиям движения по дороге принятое уравнение динамической теории и входящие в него коэффициенты.

Согласно уравнению влияние интенсивности движения проявляется независимо от возможной скорости проезда по дороге одиночного автомобиля.

Рис. 1. График для определения пропускной способности при ухудшении дорожных условии

Теоретические методы определения несущей способности используют редко. Чаще применяют практические методы, основанные на введении в величину пропускной способности на прямом горизонтальном участке поправочных коэффициентов, учитывающих ее снижение при ухудшении этих условий.

Практическая методика определения пропускной способности автомобильных дорог в зависимости от их геометрических элементов была предложена впервые в 1950 г. Дорожным исследовательским бюро США. В СССР методика определения пропускной способности с учетом влияния дорожных условий, разработанная па основе наблюдений за движением канд. техн. наук. В. В. Силья-повым, утверждена Министерством строительства и эксплуатации автомобильных дорог РСФСР.

Эти коэффициенты учитывают влияние ширины полосы движения, стеснения проезжей части предметами и сооружениями на обочинах, состава движения, величины и протяжения участков с большими продольными уклонами, видимости в плане и продольном профиле, радиусов кривых в плане и скорости движения в местах ее искусственного ограничения. Метод дает возможность, зная план и продольный профиль дороги, построить эпюру изменения пропускной способности по длине дороги.

Пропускная способность изменяется при перемене дорожных условий постепенно в пределах зоны переходных режимов движения автомобилей.

Поскольку на старых дорогах с часто изменяющимися по величине элементами плана и профиля скорости меняются в широких пределах, соответственно сильно колеблется и пропускная способность отдельных расположенных поблизости друг от друга участков.

Проект реконструкции дороги должен предусматривать комплекс мероприятий по устранению мест, вызывающих снижение пропускной способности, поскольку именно на них будут в первую очередь возникать заторы при дальнейшем росте интенсивности движения по дороге. В подавляющем большинстве случаев эти места совпадают с намеченными по описанной выше методике участками, нуждающимися в перестройке по соображениям безопасности движения.

При этом следует различать работы, необходимые для обеспечения постоянства величины пропускной способности на всем протяжении дороги путем устранения мест возможных заторов, и работы, необходимые для повышения пропускной способности дороги в целом, когда интенсивность движения приближается к ее пропускной способности.

Рис. 2. График изменения пропускной способности и скорости движения на участке дороги с переменной величиной элементов плана и профиля:
1 — скорость одиночных автомобилей; 2 — средняя скорость потока; 3 — пропускная способность при наличии разметки проезжей части и дорожных знаков; 4 — то же, при отсутствии разметки и знаков

В первом случае пропускная способность участков с удовлетворяющими требованиям движения элементами плана и профиля может существенно превышать интенсивность движения по дороге. Необходимые мероприятия по улучшению отдельных мест дороги могут быть намечены исходя из принципа выравнивания эпюры скоростей движения. Путем вариантного сравнения должен быть выбран наиболее экономичный способ повышения скорости движения до величины, соответствующей значению коэффициента безопасности 0,8—0,9. При этом на всем протяжении нужно обеспечить пропускную способность, характерную для большинства участков дороги, допуская ее отклонения по величине до 10%, т. е. в пределах практически возможной точности ее определения.

К устройству третьей полосы движения прибегают на участках Дорог, примыкающих к большим городам, хотя строительные нормы н правила в нашей стране и технические условия ряда других стран (ГДР, ФРГ) не предусматривают такого типа дорог, считая необходимым при интенсивностях движения, превышающих ’000 авт/сут, переходить к дорогам типа автомобильных магистралей с разделительной полосой. С другой стороны, во Франции дороги с проезжей частью, имеющей три полосы движения, достаточно распространены, а в Англии их рассматривают как нормальный способ повышения пропускной способности дороги до 11 тыс. авт./сут. В США трехполосную проезжую часть допускают лишь на второстепенных дорогах в открытой местности при обеспеченной практически на всем протяжении видимости из условия обгона. В Дании начиная с 1960 г. трехполосные дороги начали переоборудовать в двухполосные. Аналогичный процесс нередко наблюдается и в СССР, когда при разметке дороги органы ГАИ наносят на трехполосной проезжей части осевую линию, тем самым превращая дорогу в двухполосную с избыточной шириной полосы движения.

Таким образом, единого мнения о допустимости дорог с тремя полосами движения не существует. Достоинство этих дорог заключается лишь в легкости уширения, позволяя несколько повысить пропускную способность при минимальном объеме строительных работ, например при устройстве покрытий на обочинах.

Рассматривая вариант устройства трехполосной проезжей части при разработке проекта реконструкции дороги, необходимо учитывать особенности ее работы. Третья полоса дает возможность существенно улучшить условия движения на дорогах со значительной суточной неравномерностью интенсивности движения, когда утром основной поток автомобилей идет в одном направлении, а вечером в противоположном. В этом случае, вводя светофорное регулирование, можно выделять для преимущественного направления две полосы на проезжей части.

При равномерной интенсивности движения в двух направлениях третья полоса используется только для обгонов. Пока их частота невелика, примерно до интенсивности 9 тыс. авт./сут., пропускная способность дороги возрастает в 1,3—1,7 раза, а средняя скорость движения по дороге увеличивается. Число дорожно-транспортных происшествий по сравнению с числом происшествий на дорогах с двумя полосами движения снижается при равной интенсивности движения в 1,5—2 раза.

В этом случае третья полоса движения полезна, но на практике при таких интенсивностях их никогда не строят. При больших интенсивностях движения (от 9 до 13 тыс. авт./сут) обгон по третьей полосе становится опасным из-за возможности столкновений с обгоняющими встречными автомобилями. Поэтому число происшествий быстро увеличивается — в 1,5—2 раза по сравнению с числом происшествий на двухполосной дороге, работающей с перегрузкой при равной интенсивности движения.

Как показали работы канд. техн. наук М. И. Судьина, организованность движения по дорогам с тремя полосами движения может быть повышена комбинированной разметкой проезжей части сплошными и пунктирными линиями, четко регламентирующими последовательность обгона автомобилями, следующими в противоположных направлениях. Однако эффективность такой разметки полностью зависит от дисциплины водителей, так как обгон на участке, запрещенном для данного направления, крайне повышает опасность столкновения.

Поэтому в настоящее время до введения эффективных средств управления дорожным движением на загородных участках уши-рение проезжей части с устройством третьей полосы движения может рассматриваться лишь как временное улучшение условий движения, сопряженное с повышением опасности дорожно-транспортных происшествий.

Основным способом повышения пропускной способности дороги с проезжей частью, рассчитанной на две полосы движения, является уширение ее до четырех полос с устройством разделительной полосы и самостоятельных проезжих частей для движения в двух направлениях. Такое решение возможно не во всех случаях. Часто дорога проходит в условиях близкой застройки с домами капитального типа и уширение ее земляного полотна связано с необходимостью дорогостоящей или трудно осуществимой перекладки уложенных на придорожной полосе подземных инженерных сетей.

Многие дороги уширяют поэтому до четырех полос движения без разделительной полосы. Поскольку отдельные водители не соблюдают полос движения, проезжие части без разделительной полосы отличаются большей аварийностью, чем дорога типа автомобильной магистрали, однако эти дороги безопаснее, чем двухполосные и тем более трехполосные.

По французским статистическим данным, приведенным в докладе на XV Международном дорожном конгрессе в Мехико количество происшествий на 10 млн. авт-км пробега составляло на дорогах:
— с двумя полосами движения, работающими с перегрузкой (интенсивность свыше 7000/авт./ч)—64,1 (100%);
— с четырьмя полосами движения без разделительной полосы — 72.4 (112%);
— с четырьмя полосами движения с разделительной полосой до 6 м —49,8 (78%);
— то же, при ширине разделительной полосы более 15 м — 32.5 (51%).

Поэтому при невозможности обеспечить устройство разделительной полосы в соответствии с нормами следует стремиться обеспечить разделение встречных потоков хотя бы узкой полосой, которую для предотвращения возможности пересечения в нежелательных местах можно делать возвышающейся.

В литературе неоднократно описывалось резкое ухудшение условий работы транспорта в часы пик на улицах больших городов капиталистических стран — Лондона, Токио, где колоссальные потоки автомобилей движутся почти со скоростью пешеходов. Однако аналогичные условия создаются и на многих загородных участках дорог, перегруженных движением.

Количество автомобилей, проходящих за 1 ч на перегруженных движением участках дорог через расчетный створ, остается достаточно высоким, хотя транспортно-эксплуатационные показатели дороги настолько снижаются, что они практически перестают удовлетворять своему значению. Таким образом, нельзя говорить о пропускной способности участка дороги вне связи с режимом движения и характеризовать ее одной цифрой. Каждому режиму движения соответствует своя пропускная способность одной полосы движения, так как каждой средней скорости транспортного потока соответствует своя интенсивность движения. Поскольку автомобильные дороги должны обеспечивать перевозки с высокой скоростью движения при экономической эффективности использования автомобильного транспорта, расчетная величина пропускной способности должна соответствовать достаточно высокой скорости транспортного потока. При нормальной пропускной способности в транспортном потоке должна сохраняться некоторая возможность маневрирования, позволяющая небольшому проценту наиболее быстрых автомобилей осуществлять обгоны. Превышение ее должно вызывать постепенное ощутимое ухудшение условий движения.

С точки зрения получающего в последние годы широкое распространение представления об «уровнях загрузки дороги» это означает, что расчетная интенсивность движения в период экономически целесообразной загрузки дороги не должна превышать 0,4—0,5 от нормативной пропускной способности с тем, чтобы к моменту реконструкции достигнуть 0,6—0,7. Расчетная пропускная способность, исходя из которой при проектировании дороги назначают число полос движения, основывается на перспективной интенсивности движения, обычно определяемой на 15—20 лет вперед. При правильном обосновании перспективная интенсивность должна быть реализована на дороге только к концу двадцатилетнего расчетного срока службы, на которой проектировалась дорога, после чего формально появляется право перестройки дороги под движение, соответствующее следующему перспективному сроку.

Строительными нормами и правилами предусматривается широкий интервал интенсивностей движения для каждой категории дорог (например, 3000—7000 авт./сут для дорог II категории). Поэтому по истечении срока расчетной перспективы может не потребоваться перестройка дороги, так как она еще сохранит некоторый резерв пропускной способности. В некоторых случаях назначенные применительно к той или иной категории технические характеристики дороги могут соответствовать условиям движения в течение нескольких расчетных сроков. Но через некоторое время все же должен наступить момент, когда рост интенсивности движения приведет к тому, что дорога начнет работать за пределами нормальной загрузки движением.

Однако чаще встречается обратное явление — просчеты в величине перспективной интенсивности движения до 1,5—3 раз. Неумение учесть при технико-экономическом обосновании категории дороги ее последующее влияние на хозяйственное развитие тяготеющих к ней районов приводит к занижению перспективной интенсивности движения. Появляющаяся после постройки дороги возможность своевременного вывоза продукции и завоза сырья способствует быстрому развитию промышленности на базе местных ресурсов/Ранее недоступные из-за отсутствия дороги красивые природные и исторические достопримечательные места начинают привлекать потоки туристов и отдыхающих. На магистральных дорогах появляются неучтенные потоки транзитных автомобилей, водители которых предпочитают проехать большее расстояние по хорошей дороге, чем использовать короткий путь по неблагоуст-> роенной грунтовой дороге. Грузопотоки возрастают очень быстро, и построенная дорога вскоре после ввода в эксплуатацию начинает с трудом справляться с требованиями движения.

Процесс перегрузки дороги движением протекает неодновременно на всем ее протяжении. Стеснения движения начинаются на участках, где при проектировании были допущены отступления от нормальной величины параметров, необходимых для беспрепятственного пропуска движения. Число таких мест и частота возникновения заторов постепенно возрастают по мере роста интенсивности движения.

Характер дорожных работ, необходимых для улучшения эксплуатационных качеств дороги, зависит от закономерностей нарастания интенсивности движения в процессе ее эксплуатации.

В отличие от проектирования нового дорожного строительства проекты реконструкции дороги обычно исходят из расчетной интенсивности, определяемой путем экстраполяции данных учета движения за‘ряд предшествующих лет. При экстраполяции следует добиваться не только наилучшего соответствия уравнения эмпирической кривой опытным точкам на графике, но и учитывать тенденции развития народного хозяйства страны и особенно районов тяготения к дороге. Подлежат, в частности, учету планы выпуска автомобилей (поскольку срок их службы, не превышающий 10—15 лет, меньше, чем сроки перспективного планирования элементов плана и профиля дороги), постройка вблизи от дороги промышленных предприятий и т. д. В местностях с развитой дорожной сетью необходимо вводить коэффициенты, учитывающие перераспределение движения между параллельными маршрутами в связи с улучшением транспортных качеств реконструируемой Дороги. Другими словами, при определении расчетной интенсивности формализованные методы математической статистики должны сочетаться с «генетическим» подходом к возникновению и формированию транспортных потоков.

Может встретиться несколько случаев, требующих различного решения:

1. Равномерное или слегка замедленное возрастание интенсивности движения в течение одного-двух расчетных сроков. Прирост интенсивности происходит за счет постепенного развития хозяйств, расположенных в районе, без создания новых объектов, порождающих большие потоки. Ежегоднный прирост интенсивности движения происходит по закономерностям сложных процентов с малой величиной прироста (3—5%), а иногда и по уравнению простых процентов. На этих дорогах могут возникать кратковременные сезонные пики интенсивности в период уборки урожая. Однако независимо от того, был ли проведен расчет геометрических элементов трассы на среднегодовую интенсивность или на интенсивность периода пиков, прирост расчетной интенсивности во времени имеет указанный выше характер.

2. В период строительства интенсивность движения существенно выше, чем при последующей

эксплуатации объекта, несмотря на то, что дорога начинает обслуживать и потребность развивающейся местной хозяйственной жизни пересекаемого района. Этот случай характерен для дорог на строящихся промышленных и гидротехнических объектах. За пределами расчетного срока или в его конце возможен новый прирост интенсивности движения, связанный с развитием промышленности в зоне, обслуживаемой дорогой.

3. Весьма быстрое возрастание интенсивности движения часто опережает технико-экономические прогнозы. Этот случай будет характерен в ближайшие годы для магистральных дорог. В послевоенный период интенсивность движения по ним увеличивалась ежегодно на 7—14%. Происходящий с 1970 г. рост выпуска автомобилей, из которых значительная часть легковых поступает в личное пользование, помимо общего роста интенсивности будет создавать на магистралях сезонные транзитные потоки к местам массового отдыха, в результате которых можно ожидать ежегодное увеличение прироста интенсивности до 20—30%. Верхний предел интенсивности движения для магистральных дорог, сейчас относящихся ко второй категории, будет быстро превзойден.

4. Быстрый вначале, а затем более медленный рост интенсивности движения с достижением верхнего предела пропускной способности к концу второго расчетного срока. Такая закономерность будет характерна для дорог вблизи малых и средних населенных пунктов, в которых при равной степени насыщенности автомобилями их абсолютное количество будет значительно меньшим, чем в крупных городах.

Рис. 3. Различные случаи возрастания интенсивности движения по дороге:
1 — нормативная пропускная способность дороги

В первом случае возможно исправление дорожно-эксплуатаци-онной службой отдельных неудачных мест — случайных просчетов проектировщиков или сознательно допущенных по соображениям экономии средств неудачных элементов трассы, ухудшающих транспортные качества дороги. При стадийном строительстве — периодическое усиление дорожной одежды.

В третьем случае потребуется коренная перестройка дороги, так как быстрый рост движения через самое непродолжительное время приведет к возникновению заторов движения. Значительное распространение получит строительство новых параллельных дорог, наилучшим образом обслуживающих растущие новые транспортные, преимущественно транзитные потоки с оставлением существующей дороги для обслуживания короткопробежного местного движения. Новая дорога может проходить в непосредственной близости от существующей, что дает возможность использовать ее для перевозки грузов в процессе строительства.

Однако при недостаточной плотности дорожной сети целесообразнее прокладывать новую дорогу на большем расстоянии, чтобы обслужить одновременно новые районы. Примером такого решения является постройка второй магистральной дороги Москва — Воронеж — Шахты вместо реконструкции дороги Москва — Харьков — Ростов-на-Дону.

Четвертый случай предусматривает постепенное превышение интенсивностью движения верхнего предела, соответствующего категории существующей дороги. Несоответствие ее параметров требованиям возрастающего движения будет проявляться постепенно в процессе роста движения в наиболее неудачных местах дороги. Немедленная перестройка дороги на всем протяжении не будет являться обязательной. Путем постепенного продуманного исправления отдельных участков дороги можно будет длительное время пропускать возрастающие потоки движения, не проводя капитальной перестройки всей дороги.





Похожие статьи:
Экономический критерий очередности реконструкции участков автомобильных дорог

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Реконструкция автомобильных дорог

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум