Какие параметры транспортного потока и как определяются при обработке результатов учета движения

 

Учет и анализ интенсивности движения и состава транспортного потока, оценка пропускной способности автомобильных дорог

Учет движения транспортных средств производится с целью получения и накопления информации об общем количестве транспорта, проходящего по автомобильным дорогам. При учете транспортных средств определяется интенсивность движения (число транспортных средств, проходящих через поперечное сечение дороги в единицу времени) и состав транспортного потока.

Состав транспортного потока определяется по относительному количеству отдельных групп подвижного состава (в процентах или относительных единицах), находящихся в общем потоке транспортных средств.

Анализ интенсивности и состава движения позволяет устанавливать соответствие транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильных дорог данной технической категории, определять грузонапряженность автомобильных дорог, дает возможность контролировать износ дорожной одежды в межремонтные сроки, а также повышать эффективность использования средств, выделяемых на ремонт и содержание дорог.

Показатели учета движения транспортных средств используют при планировании и организации работ по ремонту и содержанию дорог, их реконструкции, при усилении дорожной одежды, а также при разработке и проведении мероприятий по обеспечению безопасности дорожного движения на автомобильных дорогах.

Место ведения подсчета транспортных средств, проходящих по дороге, называется учетным пунктом. Учетные пункты располагаются у пересечений автомобильных дорог; в местах примыканий к основным дорогам других дорог; на подходах к крупным населенным пунктам; на развилках дорог.

Учет движения транспортных средств можно проводить постоянно, используя специальные счетчики (контактные, магнитные, радиолокационные и др.), и периодически - по 16 дней в году. В случае отсутствия счетчиков учет интенсивности движения производится подсчетом транспортных средств визуально.

Учет интенсивности движения должен производиться на всех автомобильных дорогах общего пользования. Число и расположение учетных пунктов определяется организацией, проводящей такой учет. Учету подлежат все транспортные средства независимо от места их регистрации.

При определении интенсивности движения используется международная система классификации транспортных средств, согласно которой они подразделяются на четыре категории: А, В, С, D.

При подсчете транспортных средств мопеды и велосипеды не учитывают.

При проведении визуального учета заполняют карточку учета интенсивности движения, форма которой представлена в Приложении. Учетчик должен быстро и безошибочно различать автомобили по группам и маркам и после прохождения каждого автомобиля делать пометку в карточке против соответствующего вида транспортного средства.

При обработке результатов учета движения транспортных средств определяют следующие показатели:

- суточная интенсивность движения по категориям транспортных средств;

- среднемесячная суточная интенсивность движения по категориям транспортных средств (за квартал);

- среднегодовая суточная интенсивность движения по категориям транспортных средств;

- среднегодовая суточная интенсивность движения всех транспортных средств.

Суточная интенсивность движения транспортных средств по категориям, авт./сут, определяется по формуле:

N_сут = k_i N,

где k_i - коэффициент приведения интенсивности движения за 4 ч к суточной; N - число транспортных средств данной категории, подсчитанных за 4 ч, авт./ч.

Для магистральных дорог значения коэффициента k_i следующие:

Час начала замера……………………………..8 9 10 11 12 13 14 15 16

k_i …………………………………………….3,87 3,87 4 4,08 3,99 3,91 3,86 3,91

Для уточнения коэффициентов приведения на ряде учетных пунктов проводится круглосуточный почасовой учет движения. На основании анализа полученных данных корректируются значения коэффициентов приведения.

Среднемесячную суточную интенсивность движения транспортных средств по категориям за каждый месяц квартала определяют по формулам:
где - уточненная интенсивность движения транспортных средств по категориям в рабочий день соответственно 1, 2 и 3-го месяца каждого квартала m;

- уточненная интенсивность движения транспортных средств в выходной день 1-го месяца квартала; N_1m, N_2m, N_3m - средняя интенсивность транспортных средств по категориям соответственно 1, 2 и 3-го месяца квартала;

 Среднесуточную интенсивность движения транспортных средств по категориям за квартал определяют по формуле
где т - номер квартала (I, II, III, IV).

Таблица 4.1

Значения	Кварталы года
	I	II	III	IV
?т	21	21	21,3	21
?т	9,3	9,3	9,3	9,7

 

Значение интенсивности движения округляют до целого значения.

Среднегодовую суточную интенсивность движения транспортных средств по категориям i определяют по формуле

Общую среднегодовую суточную интенсивность движения определяют как сумму интенсивностей движения всех категорий транспортных средств:

Полученные интенсивности движения транспортных средств изображаются графически в виде эпюр, на картах, схемах автомобильных дорог.

При установке автоматических счетчиков должны предусматриваться мероприятия, исключающие их поломку. Автоматический счетчик устанавливают с расчетом возможности учета движения транспортных средств по всей ширине проезжей части.

Учет транспортных средств автоматическим счетчиком производится непрерывно в течение суток. Показания счетчика снимают 1 раз в сутки в одно и то же время и заносят в карточку автоматического учета интенсивности движения.

Среднемесячную суточную интенсивность движения при автоматическом счете определяют как отношение общего числа транспортных средств, прошедших через поперечное сечение дороги в течение месяца, к числу дней в месяце

Среднегодовую интенсивность движения определяют как среднее арифметическое значение среднемесячных суточных значений за отчетный период:

Состав движения по категориям транспортных средств на пунктах установки автоматических счетчиков определяют по данным контрольного визуального учета, проводимого круглосуточно 1 раз в месяц. На основании полученных данных вычисляют интенсивность движения каждой категории транспортных средств.

Среднегодовая интенсивность движения на дороге в целом представляет собой средневзвешенное значение среднегодовых суточных значений интенсивности движения на учетных пунктах за отчетный год:

где L_i - расстояние между соседними учетными пунктами, км; п - число учетных пунктов.

При оценке прочности дорожных одежд среднесуточную интенсивность движения, приведенную к расчетной нагрузке транспортных средств группы А или Б, в пределах одной полосы движения определяют по формуле

где f_пол - коэффициент, учитывающий число полос движения;

п - общее число марок транспортных средств в составе транспортного потока;

N_m - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств т-й марки;

S_m - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства m-й марки к расчетной нагрузке транспортного средства группы А или Б.

Расчетную суточную интенсивность движения, приведенную к легковому автомобилю, определяют по формуле

где К_т - коэффициент приведения интенсивности движения транспортных средств m-й марки к легковому автомобилю.

 

 

Таблица 4.2

Число полос движения	Коэффициент, учитывающий число полос движения, fпол для соответствующей полосы движения
1	1	-	-
	0,55	-	-
3	0,5	0,5	-
4	0,35	0,2	-
6	0,3	0,2	0,05

 

Примечание. Порядковый номер полосы движения считается справа по ходу движения в одном направлении.

Для оценки условий работы дороги эксплуатационной службе необходимо ежегодно иметь сведения не только об интенсивности движения, но и о характере ее изменений.

Оценка изменения интенсивности движения производится путем определения коэффициента интенсивности

где N_p - расчетная интенсивность движения для данной категории дороги, авт./сут;

N_ф - фактическая интенсивность движения по данным учета, авт./сут.

Коэффициент К_и характеризует степень загрузки дороги автомобильным транспортом.

По коэффициенту К_и судят о необходимости улучшения параметров дороги путем проведения ее реконструкции или капитального ремонта отдельных участков.

 

 

Таблица 4.3

Категория дороги	Расчетная интенсивность движения, авт./сут
	приведенная к легковому автомобилю	в транспортных единицах
I-а	Свыше 14000	Свыше 7000
I-б	Свыше 14000	Свыше 7000
II	Свыше 6000 до 14000	Свыше 3000 до 7000
III	Свыше 2000 до 6000	Свыше 1000 до 3000
IV	Свыше 200 до 2000	Свыше 100 до 1000
V	До 200	До 100

Примечание. Расчетная интенсивность движения в транспортных единицах принимается в случае, когда число легковых автомобилей будет составлять менее 30 % общего транспортного потока.

Рисунок 4.1 -  График для определения продолжительности учета часовой интенсивности движения с точностью 10 %

 

При К_и > 1 условия работы дорожной одежды находятся в пределах расчетных. Значения N_p приведены в СНиП 2.05.02-8.

В период обследований, когда за короткий период необходимо получить предельно полные данные о составе и интенсивности движения, учет ведется в течение 8 ч 3 - 6 раз в месяц.

В течение 3 дней должен быть охвачен учетом период, равный 24 ч суток.

Помимо суточной интенсивности движения определяется часовая интенсивность движения. При учете часовой интенсивности движения для оценки продолжительности учета может быть использован график, представленный на рис. 4.1.

С учетом этих данных строится график изменения интенсивности движения в течение суток (рис. 4.2).

Рисунок 4.2 -  Изменение интенсивности движения в течение суток

 

На основании анализа данных постоянных учетных пунктов по интенсивности движения и результатов выборочного учета строят линейный график изменения интенсивности движения вдоль дороги, на котором выделяют участки по их соответствию

Рисунок 4.3 -  Линейный график изменения интенсивности движения вдоль автомобильной дороги разным категориям дорог в зависимости от интенсивности движения

Метод выборочного учета с опросом водителей является наиболее трудоемким и проводится при обследовании дорог с целью разработки проекта реконструкции дороги. В этом случае автомобили должны останавливаться, поэтому посты учета организуются совместно с представителями ГИБДД МВД России.

Для обеспечения безопасности работ учетный пункт оборудуют дорожными знаками и предупреждающими плакатами. За 150...250 м до учетного пункта устанавливают знак «Прочие опасности» и плакат «Внимание! Учет движения», за 50 м - знак «Движение без остановки запрещено».

В зависимости от интенсивности движения учет ведется непрерывно по 16...20 ч в течение 1 - 2 суток в один из дней в середине недели (вторник, среда или четверг) во второй - третьей неделе месяца.

Результаты учета движения с опросом водителей обрабатывают для определения интенсивности и состава движения, коэффициента часовой неравномерности, протяженности маршрутов следования автомобилей, средней дальности перевозки грузов и коэффициентов использования пробега и грузоподъемности (по моделям автомобилей).

Коэффициент использования пробега определяется как отношение числа автомобилей, идущих с грузом, к общему числу автомобилей данной модели, прошедших через учетный пункт.

Коэффициент использования грузоподъемности для каждой модели автомобилей

где q_i - количество груза, перевозимого каждым автомобилем данной модели, т;

n_i - общее число автомобилей данной модели, прошедших с грузом через учетный пункт; Г_i - номинальная грузоподъемность автомобиля, т.

Учет движения на сельскохозяйственных дорогах проводится 3 раза в год: весной в период посевной, летом и осенью в период сбора урожая.

На дорогах, расположенных в промышленных районах, учет движения при обследовании организуется 1 раз в год.

Основной задачей учета и анализа данных по интенсивности движения является определение перспективной интенсивности движения на заданный год.

Сроки расчетной перспективы принимают следующими:

- при разработке мероприятий по организации дорожного движения - 5 лет;

- при проектировании дорожных одежд в зависимости от их типа и срока службы - 5 или 10 лет;

- при проектировании элементов плана трассы, продольного и поперечного профилей дороги с учетом ее развития - 25 лет.

В зависимости от сроков расчетной перспективы используют следующие формулы:

- при краткосрочных прогнозах (5 - 10 лет) - уравнение сложных процентов

где N₀ - интенсивность движения в начале рассматриваемого периода t (исходная база экстраполяции);

р - принятый темп прироста интенсивности движения, определяемый по данным учетных пунктов за последние 10 - 15 лет, %;

п - число лет до срока перспективы;

- при долгосрочных прогнозах (свыше 10 лет) - уравнение логистической кривой

где Р - пропускная способность рассматриваемого участка дороги, авт./ч;

а, b, с - постоянные, зависящие от района проложения дороги;

t - период прогнозирования, лет.

Для логистической кривой характерно ее приближение к значению пропускной способности дороги (рис. 4.4).

При долгосрочных прогнозах в качестве дополнительного метода используют метод экспертных оценок.

Данные о составе движения оформляют в виде линейного графика, на котором показывают неравномерность изменения состава транспортного потока вдоль дороги.

Одновременно с оценкой интенсивности движения определяют пропускную способность обследуемой дороги:

- на дорогах высоких (I, II) категорий с целью выявления участков с недостаточной пропускной способностью, где возможны кратковременные заторы и накопление больших очередей автомобилей;

- на дорогах III категории для организации пропуска колонн автомобилей или выявления неблагоприятных для движения участков при организации дорожного движения в период уборочной кампании;

- для оценки эффективности мероприятий, направленных на повышение пропускной способности дороги.

Данные о пропускной способности дороги позволяют также оценить степень соответствия существующего поперечного профиля дороги и отдельных ее элементов требованиям дорожного движения.

Пропускная способность дороги определяется двумя способами:

Рисунок 4.4 -  Общий вид логистической кривой

Линейный график используется при необходимости оценки пропускной способности большой протяженности дороги или отдельных ее элементов. Исходными данными для построения линейного графика служат результаты обследования геометрических элементов дороги, ее инженерного обустройства.

Для оценки фактической пропускной способности отдельных элементов дороги с целью организации пропуска колонного движения, а также участков с постоянно повторяющимися заторами осуществляют непосредственные измерения пропускной способности на обследуемом участке.

При этом пропускную способность отдельного элемента дороги оценивают двумя методами:

- на основании измерения свободных скоростей движения и максимальной плотности транспортного потока или путем непрерывного подсчета числа автомобилей, проходящих рассматриваемый элемент (или участок) дороги в течение 1 ч.

При использовании первого метода пропускную способность участка дороги определяют следующим образом:

- для двух полосных дорог:

- для многополосных дорог:

Максимальную плотность транспортного потока q_mах определяют путем организации с помощью работников ГИБДД МВД России кратковременного затора на рассматриваемом элементе (или участке) дороги и непосредственного подсчета числа автомобилей на единицу длины, обычно на 1 км.

Непосредственный подсчет автомобилей, проходящих через рассматриваемый элемент, ведется в часы пик.

При сравнительно низкой интенсивности движения на рассматриваемом участке обследуемой дороги устраивают кратковременный затор, подсчитывают число автомобилей в момент рассасывания затора.

Наблюдения показывают, что образование очереди автомобилей длиной 350 м во время затора происходит при интенсивности движения в одном направлении 300 авт./ч в среднем за 25 мин, при 400 авт./ч - за 15 мин и при 600 авт./ч - за 10 мин.

Основным документом, оформляемым после оценки пропускной способности дороги, является линейный график пропускной способности и коэффициентов загрузки дороги движением. При этом используют данные учета интенсивности движения.

Наиболее опасными являются участки дороги с резким изменением режима движения автомобилей. Поэтому режим движения на обследуемой дороге оценивается в два этапа: сначала на всем протяжении дороги, затем детально на неблагоприятных участках, выявленных на первом этапе.

Первому этапу оценки режима движения автомобилей предшествует детальное изучение исходных данных, в первую очередь элементов трассы и данных о дорожно-транспортных происшествиях.

На первом этапе изучается режим движения автомобиля с помощью ходовой лаборатории (рис. 4.5), позволяющей фиксировать скорость, время и путь движения, используемую передачу, продолжительность и интенсивность торможения.

Ходовая лаборатория оборудуется прибором для измерения расхода топлива, режимомерами, фиксирующими время, затрачиваемое на преодоление автомобилем каждого километра дороги, продолжительность пользования каждой передачи, число ее включений, число торможений и продолжительность использования тормозов. Показания соответствующих датчиков фиксируются электроимпульсными счетчиками, осциллографами или многоперьевыми самописцами.

По результатам обработки осциллограмм осуществляется определение мгновенных скоростей движения, продольных и поперечных ускорений, времени и пути движения, тяговых и тормозных усилий на ведущих колесах автомобиля. Запись на осциллограф производится на втором этапе обследований.

Рисунок 4.5 -  Ходовая лаборатория для оценки режима движения автомобилей:1 - датчик расхода топлива; 2 - усилитель; 3 - осциллограф; 4 - блок счетчиков; 5 - толчкомер; 6, 9 - аккумуляторы; 7 - датчик пройденного пути; 8 - акселерограф для регистрации продольного, поперечного и вертикального ускорений; 10 - датчик включения тормозной системы; 11 - датчик для фиксации включений передачи

Рисунок 4.6 - Образец режима движения, полученный с помощью ходовой лаборатории:1 - время; 2 - путь; 3 - включение прямой передачи; 4 - включение понижающей передачи;5 - тяговое усилие на ведущих колесах; 6 - тормозной момент; 7 - ускорение автомобиля;I - III - режимы движения; IV - линия привязки записи на осциллограмме к указателю километров

 

На первом этапе используют электроимпульсные счетчики.

Для получения достоверных данных с помощью ходовой лаборатории достаточно одного проезда опытного водителя с регистрацией нескольких показателей, характеризующих режим движения.

Для ориентировочной оценки качества трассы обследуемой дороги использование ходовой лаборатории, оборудованной точной аппаратурой, является необязательным.

Скорость движения при такой оценке измеряют с помощью протарированного спидометра через каждые 200 м. При измерении скорости движения грузовых автомобилей автомобиль-лаборатория должен двигаться за грузовым автомобилем. Для построения линейного графика скорости необходимы средние значения скорости движения по результатам не менее трех заездов.

На втором этапе проводят детальные исследования режима движения автомобилей на неблагоприятных участках, выявляемых на первом этапе. Работы на этом этапе выполняют как с помощью ходовых лабораторий, так и стационарными методами.

Наблюдения ведут не только на опасном участке, но и в пределах зон влияния этого участка. Таким образом, регистрируют все характеристики движения автомобиля-лаборатории, с подхода к зоне влияния опасного участка, в пределах участка и в зоне влияния за опасным участком.

Зона I - начало ухудшения режима движения автомобиля (торможение двигателем, возникновение отрицательного ускорения); зона II - резкое ухудшение режима движения автомобиля (переход на понижающую передачу, интенсивное торможение, нарастание отрицательного ускорения, снижение скорости движения); зона III - конец торможения и переход на режим использования тягового усилия. Линией IV показана привязка записи на осциллограмме к указателю километров на дороге.

Для оценки устойчивости и управляемости автомобиля, особенно в тяжелых и опасных дорожных условиях, на автомобиле-лаборатории устанавливают дополнительное оборудование.

В наиболее сложных дорожных условиях выполняют специальные исследования условий труда водителей и измеряют их психофизиологические показатели:

- кожно-гальваническую реакцию (КГР), электрокардиограмму (ЭКГ), распределение взгляда, время реакции.

Для измерения этих показателей используют ходовую психофизиологическую лабораторию (рис. 4.7).

На теле водителя устанавливают специальные датчики, позволяющие регистрировать изменение перечисленных выше показателей во время движения автомобиля-лаборатории по опасному участку (рис. 4.8).

Применение ходовых лабораторий позволяет проводить детальное изучение условий движения на опасном участке и на основе этого разрабатывать наиболее эффективные мероприятия по повышению безопасности и удобства движения.

Рисунок 4.7 -  Ходовая психофизиологическая лаборатория:
1 - магнитный преобразователь; 2 - усилитель; 3 - прибор регистрации пути и скорости движения;4 - пульт управления; 5 - электроэнцефалограф; 6 - самописец;7 - тахогенератор переменного тока; 8 - аккумуляторы

Рисунок 4.8 -  Пример записи психофизиологических показателей водителя с помощью ходовой лаборатории:1 - скорость; ОКГ - движение глаз; КГР - кожно-гальваническая реакция; ЭКГ - электрокардиограмма;
НК - начало кривой; КК - конец кривой; R - радиус кривой

 

Для изучения влияния дорожных условий на режимы движения транспортных потоков широкое применение находят также стационарные методы и аэрофотосъемка.

Методами стационарных наблюдений обычно оценивают следующие характеристики движения транспортных потоков: мгновенные скорости движения 15; 50; 85 и 95%-ной обеспеченности, траектории движения, интервалы и дистанции между автомобилями, плотность транспортного потока.

Для измерения применяют секундомеры, кинокамеры, много перьевые самописцы, радиолокатор, видеомагнитофон, а также методы стереофотограмметрии.

Применение радиолокатора позволяет повысить точность измерений скоростей движения. При высокой интенсивности движения применение радиолокатора оказывается невозможным, поэтому в этом случае используют кинокамеру и видеомагнитофон.

Универсальным методом одновременной оценки всех характеристик движения транспортных потоков является аэрофотосъемка, с помощью которой можно непосредственно проводить измерение таких характеристик транспортного потока, измерение которых невозможно другими способами (например, плотности движения транспортного потока).

Рисунок 4.9 - Шаблон для определения скорости движения и ускорения
автомобиля при аэрофотосъемке

 

Для сокращения времени на определение скорости движения и ускорения автомобиля может быть использован специальный шаблон (рис. 4.9).

Плотность транспортного потока определяется путем предварительного подбора всех перекрывающихся фотоснимков из материалов разных залетов.

В результате получаются данные о числе автомобилей на участке в разные моменты времени. Плотность движения на участке дороги получается путем суммирования числа автомобилей на единицу длины в единицу времени:

где п - число автомобилей, прошедших по участку за время t;

L - протяженность участка дороги, км.

Аэрофотосъемку выполняют с вертолета или самолета. Масштаб съемки 1:1000 - 1:1500, интервал съемки 0,5...2 сек.

Рисунок4.10 - Определение скорости движения автомобиля по способу псевдопараллаксов:S₁, S₂ - местоположение вертолета в моменты съемки автомобиля, находящегося соответственно в точках А и В;?р - разность между продольным параллаксом и псевдопараллаксом

Интенсивность движения определяется с использованием результатов подсчета числа автомобилей на маршруте за известный период времени Т, в течение которого велась аэрофотосъемка.

Для любой точки дороги, расположенной вдоль оси маршрута съемки, точность определения координат по стереомодели может быть рассчитана по формулам:

где т_х, т_у, m_z - средние квадратические ошибки определения координат точек местности;

М - масштаб съемки;

m_q - средняя квадратическая ошибка измерения поперечного параллакса определяемой точки на снимке (точность определения всех характеристик движения транспортного потока составляет 1...22 %);

f_к - фокусное расстояние аэрофотокамеры, мм;

b - базис фотографирования, принимаемый в масштабе снимка.