для дистанционного курса

1. 10. ТРАНСПОРТНИЙ ПОТІК. ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ
ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКУ. ОСНОВНА ДІАГРАМА
ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКУ
При формуванніінформації про стан трафіку, перш за все, потрібні дані,
що характеризують ТП. Багаторічний зарубіжний і вітчизняний досвід
досліджень і практичних спостережень ТП визначив найбільш об’єктивні
параметри. Найчастіше використовуються:
1) інтенсивність;
2) щільність;
3) швидкість;
4) композиція;
5) затримки;
6) розподіл ТП за напрямками.
Інтенсивність руху – це кількість ТЗ, які проїжджають через перетин
дорогизапевний проміжок часу. Залежно від задачі, що розв’язується, період
визначення інтенсивності руху може становити рік, місяць, день, годину та
інші часові проміжки. Інтенсивність руху – це величина, нерівномірна в
просторі та часі.
На ВДМ можна виділити окремі ділянки і зони, де рух досягає
максимальних розмірів, тоді як на інших ділянках воно в кілька разів менше.
Така просторова нерівномірність відображає, насамперед,
нерівномірність розміщення вантажо-пасажироутворювальнихпунктів і місць
їх притягнення. На рисунку 10.1 наведено приклад картограми, що
характеризує інтенсивність ТП (в автомобілях за годину)на головнихвулицях
міста.

2. Рисунок 10.1 - Картограма інтенсивності транспортних потоків у місті
Проблемі ОДР важливішим є нерівномірність ТП у часі (протягом року,
місяця, доби і навіть години).
Термін «година пік» умовний і пояснюється лише тим, що година є
основною одиницею часу. Тривалість найбільшої інтенсивності руху може
бути більше або менше години.
Тому більш точним буде поняття пікового періоду, яке відноситься до
часу, протягом якого інтенсивність, виміряна за короткі проміжки часу
(наприклад, 15-хвилинних спостережень), перевищує середню інтенсивність
періоду найбільш інтенсивного руху.
Період найбільшого руху на більшості міських і приміських доріг
зазвичай становить 16 годин протягом доби (приблизно від 6 до 22 годин).

3. Тимчасову нерівномірність ТП можна охарактеризувати відповідним
коефіцієнтом нерівномірності. Цей коефіцієнт можна розрахуватидля річних,
добових та погодинних порушень руху.
Нерівномірність може бути виражена як частка інтенсивності руху за
проміжок часу, або як відношення інтенсивності, що спостерігається, до
середньої за рівні періоди часу.
Коефіцієнт річної нерівномірності визначається за формулою:
12
,
ам
нр
ар
N
К
N

 (10.1)
де 12 - число місяців в році;
Naм - інтенсивність руху за порівнювальний місяць, авт./міс;
Nap - сумарна інтенсивність руху за рік, авт./рік.
Коефіцієнт добової нерівномірності визначається за формулою:
24
,
аг
нд
ад
N
К
N

 (10.2)
де 24 - число годин в добі;
Nаг - інтенсивність руху за порівняльну годину, авт./год;
Nад - сумарна інтенсивність руху за добу, авт./добу.
Для характеристики просторової нерівномірності ТП або ПП можна
також визначити відповідні коефіцієнти нерівномірності для окремих вулиць
і ділянок колій подібної часової нерівномірності.
Підвищення інтенсивності руху ТЗ і пішоходів у практиці організації ДР
характеризують їх часові значення. Найважливішим показником є година
періоди пік. Однак слід мати на увазі, що інтенсивність руху в години«пік» у
різні дні тижня може мати різні значення.

4. Для двоколійних доріг із зустрічним рухом загальна інтенсивність
характеризується, як правило, сумарною величиною зустрічних потоків, у
розрізі руху і, зокрема, можливість обгону може бути навантаженням обох.
Якщо дорогамає окрему смугу і зустрічні потоки ізольовані одинвід одного,
то загальна та інтенсивність зустрічнихнапрямків більш ніж однієї умови руху
характеризує лише загальну роботу дороги як конструкції. Для таких доріг
інтенсивність руху в кожному конкретному випадку має своє значення.
Проміжок часу між один за одним музами рухомих ТЗ є показником
оберненої інтенсивності руху. Якщо інтервал між сусідніми автомобілями на
смузі більше 10 секунд, то їхній взаємний вплив впливає на них і умови руху
як «вільні».
Щільність доріг q — кількість ТЗ, що знаходяться в даний момент часу
на даній ділянці дороги. Величина q характеризує навантаження на дорогу.
Максимальне значення q відповідає всім закріпленим ТЗ, розташованим
близько один від одного.
Практичні дослідження показали, що цей показник коливається в межах
170-185 авт./км. Це пов'язано з тим, що вода не надходить в затор поблизу
передньої машини. Природно, на максимальній міцності це неможливо навіть
при централізованому автоматичному управлінні автомобілями, тому що
безпечної дистанції немає.
Залежність від щільності ТП на ділянці на вільному, частково
обмеженому, насиченому. Числові значення параметрів у фізичних одиницях
(автомобілях), що відповідають цим станам потоку, істотно залежать від плану
та профілю дороги та коефіцієнта зчеплення.
Швидкість часу V як відношення пройденої ділянкидорогидо інтервалу
t, за який ця ділянка становить о. У практиці ОДР розрізняють такі швидкості:
миттєву, експлуаттаційна та інші.
Миттєва швидкість характеризується миттєвим, фіксованим значенням
на певній ділянці дороги. Швидкість з’єднання яквідношення точокз’єднання
на віддаленому міжнародному маршруті.

5. Експлуатаційна швидкість пройденої відстані від транспорту до всього
часу перебування ТЗ на маршруті, включаючи час, пов'язаний з технологією
перевезення (завантаження, розвантаження тощо). Швидкість ТЗ — це середня
швидкість руху ТЗ на певній ділянці дороги за певний проміжок часу.
Перераховані швидкість залежать від багатьох факторів і до значних
коливань.
Швидкість окремого ТЗ, що рухається, в межах його тягових
властивостей контролюється водієм, який є ланкою, що керує системами
ВАДС. Він постійно прагне вибрати оптимальний режим швидкості виїзду з
двохосновнихкритеріїв -мінімально можливийчас і безпекаруху. У кожному
конкретному випадку на вибір швидкості руху водія впливають його
кваліфікація, психофізіологічний стан, мета руху, умови його організації. Так,
дослідження, проведені в однакових дорожніх умовах на одному типі
автомобіля, показали, що середня швидкість автомобіля у різних
висококваліфікованих водіїв може підтримуватися в межах ± 10% від
середнього значення. Для недосвідчених водіїв ця різниця більша.
Аналогічно вплив параметрів ТЗ та дороги на швидкість. Верхня межа
швидкості автомобіля визначається його максимальною проектною
швидкістю.
Як показує досвід, водій керує автомобілем на максимальній швидкості
лише у виняткових випадках і недовго, оскільки це відбувається через
надмірне навантаження на агрегати автомобіля; крім того, навіть незначні
підйоми по дорозі потрібні для підтримки стабільного запасу швидкості.
Таким чином, реальні дорожні умови вносять значні корективи в
реальний діапазон спостережуванихшвидкостей. Схили, криволінійні ділянки
та нерівне покриття дороги викликають зниження швидкості як через
обмежені динамічні властивості автомобілів, так і, головним чином, через
необхідність забезпечення їх стійкості на дорозі.

6. Істотнийвплив на швидкість мають елементи дорожньоїобстановки, які
пов’язані з особливостями психофізіологічного сприйняття водія та
впевненості за кермом.
Ширина смуги, призначена для руху автомобілів в один ряд і зазвичай
виділена поздовжньою розміткою, визначає вимоги до траєкторії руху
автомобіля.
Чим менше ширина смуги, тим суворіші вимоги до водія і більше його
розумове напруження при забезпеченні точного положення автомобіля на
дорозі.
На основі досліджень доріг професор Д.П. Великанов отримав
залежність, що характеризує приблизну залежність між швидкістю та
необхідною шириною дорожньої смуги:
0,015 0,3
t a a
А v b
    , (10.3)
де a
b - ширина автомобіля, м;
0,3 - додатковий проміжок, м.
На реальну швидкість автомобілів впливають і інші причини і особливо
- метеорологічні умови, а в темний час доби - освітлення дороги. Чим кращі
дорожніта метеорологічні умови, тим більша амплітуда коливань швидкості
різних типів автомобілів, що зумовлено їх швидкісними та гальмівними
якостями, а також особливостями водіїв.
Склад ТП характеризується співвідношенням різних типів ТЗ. Цей
показник суттєво впливає на всі параметри трафіку. При цьому склад ТП
значною мірою відображає загальний склад автопарку регіону.
Склад ТП впливає на навантаження доріг, що пов'язано насамперед із
значною різницею габаритних розмірів автомобілів. Якщо довжина легкових
автомобілів 4 ... 5 м, вантажних автомобілів 6 ... 8 м, то довжина автобусів
досягає11м, а автопоїздів 24м; зчленованийавтобус (тролейбус)має довжину

7. 16,5 м. Однакрізниця габаритнихрозмірів не є єдиною причиною необхідності
спеціального обліку потоку при аналізі інтенсивності руху.
При їзді в ТП важлива відмінність не тільки в статичних, але і в
динамічних розмірах автомобіля, що залежить в основному від часу реакції
водія і гальмівних властивостей ТЗ. Динамічний розмір D означає мінімально
необхідну для безпечного руху в ТП з заданою швидкістю ділянку дороги,
довжина якого включає довжину автомобіля la і відстань d, яка називається
безпечна відстань.
Зрозуміло, що різні ТЗ по-різному впливають на формування та
характеристики ТП. Для врахування цього використовуються принижувальні
коефіцієнти Kp, які визначаються відношенням динамічних розмірів ТЗ
даного типу до динамічних розмірів автомобіля. Коефіцієнти дозволяють
задати фактичну інтенсивність ТП у вигляді умовного (зниженого) Np, що
відповідає потоку автомобілів.
Для різних ТЗ вони мають такі значення:
- легкові автомобілі, Кпл = 1,0;
- мотоцикли, Кпм = 0,15...0,5;
- вантажні автомобілі, автобуси Кпв=1,5...3,5;
- автопоїзди, зчленовані автобуси Кпап=3,5...6,0.
Таким чином, приведена інтенсивність ТП буде визначатися за
формулою:
п л в пв м пм ап пап
N N N K N K N K
       , (10.4)
де Nл - інтенсивність руху ТП легкових автомобілів;
Nв - інтенсивність руху ТП вантажних автомобілів;
Nм - інтенсивність руху ТП мотоциклів;
Nап - інтенсивність руху ТП автопоїздів.
Затримки руху характеризуються втратою часу при проходженні ТЗ
заданого відрізка шляху зі швидкістю нижче оптимальної і визначаються за

8. формулою:
2
1
1 1
( )
l
l
ф o
DT dl
U U
 
 , (10.5)
де Uф - фактична швидкість;
Uo - оптимальна швидкість;
l1, l2 - точки дільниці дороги, що розглядається.
Оптимальною швидкістю в даному випадку слід вважати швидкість
сполучення, яка забезпечує мінімум втрат часу, пального, витрат, пов’язаних
зі зношуванням автомобіля, втрат від ДТП тощо.
У зв’язку з важкістю визначення дійсного значення оптимальної
швидкості в практиці організації руху умовно, в якості оптимальної,
приймають дозволену (розрахункову з умови безпеки) швидкість на даній
дільниці дороги.
Загальні втрати часу для ТП визначаються за формулою:
a
Т N t T
 
   , (10.6)
де tΔ - середня сумарна затримка одного автомобіля, с;
Т - тривалість спостереження, год.
Затримки ТЗ на окремих вузлах або ділянках ВДМ можуть бути також
оцінені коефіцієнтом затримки Кз, яким характеризується ступінь збільшення
фактичного часу знаходження в дорозі tф у порівнянні з розрахунковим tp.
Коефіцієнт затримки визначається за формулою:
ф
з
р
t
К
t
 , (10.7)
Існує два типи затримок:
1) на перегонах;

9. 2) на перехрестях.
Затримки в перегонах є наслідком маневрування, наявності в потоці
автомобілів, що рухаються з невеликою швидкістю, пішохідного руху,
наявності зупинок і стоянки ТЗ, з перенасиченням потоку. Затримки на
перехрестях є наслідком необхідності дозволити транспортні та пішохідні
потоки на перехрестях.
Матеріальний збиток від затримок руху в результаті недоліків ОДР
визначається такими основнимискладовими:втрата часу ТЗ який міг би бути
використаний для корисної транспортної роботи; перевитрата палива при
роботі двигуна на холостому ходу, прискорення після вимушеної зупинки, а
також сповільнений рух на проміжних передачах в пробках; втрата часу
пасажирів громадського транспорту та окремих автовласників; підвищений
знос дорожнього покриття в зонах гальмування перед регульованими
перехрестями.
Розподіл ТП, що проходить у різних напрямках, характеризується
зниженням середньої швидкості та виникненням конфліктних ситуацій у
конфліктних точках - місцях перетинання, злиття чи розмежування траєкторій
потоків.
Найчастіше така взаємодія учасників ДР відбувається на перехрестях
доріг, де є потоки різних напрямків. Разом з тим, деякі конфлікти виникають
під час перегонів під час реконструкції ТЗ у рядов та під час переходу
проїжджоїчастинипішоходамипозаперехрестями. Таким чином, закількістю
конфліктних точок можна оцінити потенційну небезпеку окремих ділянок
ВДМ. Їх аналіз також дозволяє порівнюватирізні варіанти схем ОДР у під час
внутрішньої обробки.
Опубліковані вітчизняні та зарубіжні роботи представляють різні
підходи до кількісної оцінки кожної точки конфлікту та їх сукупності.
Простий метод п'ятиточкової системи оцінки вузлів заснований на тому, що
точка відхилення оцінюється однією умовною точкою, злиття - трьома, а
перетин - п'ятьма балами.

10. Для порівняльної оцінки складності та потенційної небезпеки
перехресть використовують показник складності, який визначається за
формулою:
1 3 5
в з п
m n n n
      , (10.8)
де пв - кількість конфліктних точок відхилення;
п3 - кількість конфліктних точок злиття;
ппр - кількість конфліктних точок пересічення.
Якщо т<40, то вузолвважається простим,якщо 40<т<80, то -середньої
складності, якщо 80 <т <150, то вузол складний і якщо т>150, то дуже
складний. Подібна оцінка дещо спрощена і дає лише приблизнеуявлення про
небезпеку пересічень.
На реальному нерегульованому перехресті кількість конфліктуючих
точок визначається з урахуванням кількості смуг у кожному напрямку та
дозволених напрямків, тобто кількість конфліктних точок збільшується зі
збільшенням кількості смуг.
Взаємодія ТЗ на дорогах є складним явищем, і спрощені оцінки
відповідних конфліктних точок дають лише приблизне уявлення про
складність того чи іншого транспортного вузла. Реальна небезпека
конфліктної точки залежить від багатьох факторів, таких як інтенсивність
конфліктних потоків, умови видимостідля водіїв, стан дорожнього покриття,
траєкторія маневру тощо.
При аналізі закономірностей руху, а також при вирішенні практичних
завдань з ОДР виникає необхідність використання взаємозалежностей
характеристик ТП. Зв'язок між інтенсивністю, швидкістю та щільністю течії
на одній смузі дороги можна графічно показати у вигляді так званої базової
діаграми ТП, яка зображена на рис. 9.2 і описується залежністю
N v q
  , (10.9)

11. Основна діаграма відображає зміну стану однорядних ТП, переважно
автомобілів, залежно від збільшення його інтенсивності та щільності. Ліва
частина кривої (показана суцільною лінією) відображає стаціонарний стан
потоку, при якому в міру збільшення щільності TП фаза вільного, потім
частково обмеженого і, нарешті, обмеженого руху, досягаючи точки
максимально можливої інтенсивності, тобто ємність (точка див. рис. 9.1). У
процесі цих змін швидкість потоку зменшується - вона характеризується
тангенсом кута α радіус-вектора, проведеного з точки 0 до будь-якої точки
кривої, що характеризує зміну N.
N
0 qmax
2 3
α
N
max
Рисунок 10.2 – Основна діаграма транспортного потоку
1 ( )
N f q
 , 2 ( )
V f q

Відповідні точці max a
N P
 значення щільності і швидкості потоку
вважаються оптимальними за пропускною здатністю (qопт і vопт). При
подальшому зростанні щільності (за точкою Ра перегину кривої) потік стає
нестійким (ця гілка кривої показана переривчастою лінією).
Перехід потоку у нестійкий стан відбувається внаслідок несинхронних
дій водіїв для підтримки дистанції безпеки (дії “гальмування-розгін”) на будь

12. - якій ділянці шляху і особливо проявляєтьсязанесприятливихпогоднихумов.
Усе це створює “пульсуючий” (нестійкий) потік.
З діаграми видно, що більше значення швидкості потоку відповідає
меншому значенні щільності. Із збільшенням щільності, яка перевищує
значення пропускної здатності, швидкість потоку падає впритул до нуля, що
відповідає затору. Зокрема, в точках 0 і qтах інтенсивність руху N=0, тобто
відповідно на дорозінемає транспортнихзасобів або потік знаходиться в стані
затору (нерухомості) (див. рис. 10.2).
Радіус-вектор, проведенийз точки 0 унапрямібудь-якої точкинакривій,
яка характеризує N, визначає значення середньої швидкості потоку.
Однак, необхідно відмітити, що основна діаграма не може відобразити
усю складність процесів, що відбуваються в ТП, і характеризує його надійно
лише при однорідному складі та нормальному стані дороги і зовнішнього
середовища. При зміні стану покриття, умов видимості для водіїв, складу
потоку, поздовжнього і поперечного профілів дороги змінюється характер
діаграми.
Діаграма ТП може бути побудована також і в інших координатах,
наприклад v-q і N-v (див. рис. 10.1).