Некоторые проблемы определения перспективной интенсивности движения при проектировании автомобильных магистралей

УДК 625.72

НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ

Т.С. Левашина, аспирант, инженер, ООО «Проект Шоссе»

Аннотация. Представлен анализ состояния автомобильных магистралей и дорог федерального значения в России. Предложены математические модели распределения интенсивности движения по трем полосам шестиполосной автомагистрали в зависимости от среднего значения коэффициента загрузки. Для решения задач по определению перспективной интенсивности и числа полос движения на автомобильных магистралях рекомендовано использовать теорию риска.

Ключевые слова: автомобильная магистраль, интенсивность движения, пропускная способность, экономическая эффективность.

Введение

Современное общество нуждается в постоянном увеличении объема транспортных перевозок, повышении их надежности, безопасности и качества. На долю автотранспорта в Российской Федерации приходится 75% объёмов перевозок грузов и 73% внегородских пассажирских перевозок.

Рост интенсивности движения и изменение состава транспортного потока на дорогах России за последние 10-15 лет привёл и к возникновению целого ряда проблем.

По данным правительства Российской Федерации, изложенным в Распоряжении от 22 ноября 2008 г., - нормативным требованиям соответствует лишь около 38% автомобильных дорог федерального значения.

На сегодняшний день в России 39 тыс. населённых пунктов с общей численностью населения до 2 млн. жителей не имеют дорог с твёрдым покрытием, связывающих их с транспортной сетью страны.

Федеральные автомобильные дороги исчерпали свою пропускную способность. С превышением нормативной загрузки эксплуатируется 13 тыс. км дорог, особенно на

подходах к крупнейшим городам, что составляет почти 29% протяжённости сети. Местная дорожная сеть развита недостаточно, поэтому значительная часть локальных перевозок производится по федеральным дорогам. Ускорение автомобилизации страны пока не привело к соответствующему росту объёмов строительства и реконструкции дорожной сети, а ремонт автомобильных дорог в последние годы даже несколько сократился. При увеличении (за последние 10 лет) протяженности автомобильных дорог общего пользования на 15% автомобильный парк вырос почти на 75% [1].

Основой дорожной сети является сеть магистральных автомобильных дорог, соединяющих между собой крупные административные, промышленные и культурные центры.

Автомобильные магистрали (автомагистрали) предназначены для безопасного и удобного движения автомобилей с высокими скоростями, для обеспечения общегосударственных, административных, культурных и социально-экономических связей в стране.

Анализ публикаций

Исследованиями особенностей изменения интенсивности движения на автомобильных

магистралях в Российской Федерации занимались В.Ф. Бабков, В.В. Сильянов [2], А.Н. Красников [3], А.П. Шевяков, Ю.М. Ситников и другие учёные.

По мнению учёных, недостаток экспериментальных данных и отсутствие теорий, позволяющих учитывать влияние многополосно-сти на закономерности режимов транспортных потоков, создают сложности в использовании существующих теоретических моделей.

Недостаточный учёт специфики движения потоков автомобилей при проектировании дорог приводит к существенному снижению эффективности работы дороги. Важнейшей характеристикой транспортного потока является интенсивность движения, величиной которой определяется значимость дороги, геометрические элементы, требуемый уровень организации движения, финансирование службы эксплуатации дороги и т. п.

Как известно, перспективная интенсивность движения определяется на стадии технико-экономического обоснования (ТЭО) строительства автомобильной дороги или по «Руководству по прогнозированию интенсивности движения на автомобильных дорогах» от 19 июня 2003 г. [4].

Цель и постановка задачи

Целью технико-экономического обоснования является выявление общей экономической эффективности инвестиций в строительство дороги.

Известно, что во всех странах ТЭО - это документ, который разрабатывается для обоснования строительства и реконструкции автомобильной дороги и подтверждения экономической целесообразности её эксплуатации. В результате ТЭО можно получить как положительное, так и отрицательное решение относительно строительства транспортного сооружения.

Опыт строительства и проектирования многополосных автомобильных дорог в России пока невелик. Закономерности транспортных потоков на четырёх- и шестиполосных дорогах недостаточно изучены.

Целью нашего исследования является повышение эффективности обоснования границ интенсивности и числа полос движения на автомобильных магистралях с использованием теоретико-вероятностного подхода к оценке эффективности строительства и транспортной работы дороги (на основе теории риска).

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач, одна из которых представлена в данной статье: - установить уравнения распределения интенсивности движения по трём полосам одного направления автомагистрали в зависимости от среднего значения коэффициента загрузки полос движения.

Определение перспективной интенсивности движения

С целью выявления распределения перспективной интенсивности движения по полосам автомагистрали, сотрудниками кафедры строительства дорог и организации движения Саратовского государственного технического университета проводились работы по определению фактической интенсивности движения на различных участках автомобильных магистралей. А также собирались и обрабатывались данные, полученные другими проектными и научными организациями Российской Федерации. В процессе обработки полученных данных выполнялись сравнения фактических интенсивностей с банком данных по перспективной интенсивности движения в технико-экономических докладах (схемах развития сети дорог), технико-экономических обоснованиях и проектах этих же дорог. Такое сравнение показало, что не во всех случаях запроектированная в свое время автомагистраль по истечении 10 - 15 лет эксплуатации соответствует перспективной интенсивности, на которую она была рассчитана. Наблюдаются случаи, когда автомагистраль работает в режиме перегрузки. В результате этого снижается средняя скорость движения потока транспортных средств, что ведёт к росту себестоимости перевозок. Бывает и наоборот, когда существующая интенсивность ниже перспективной, в таком случае часть полос дороги практически не используется, что также приводит к неэффективному использованию капитальных вложений. То есть на стадии технико-экономического обоснования категории до-

роги и числа полос движения были неточно определены перспективные объемы перевозок, интенсивность и состав транспортного потока. Для уменьшения влияния ошибок на определение числа полос движения были проведены натурные исследования пропуска потоков автомобилей различной интенсивности на шестиполосных автомагистралях. При проведении анализа экспериментальных данных были получены уравнения распределения интенсивности движения по трём полосам одного направления автомагистрали в зависимости от среднего значения коэффициента загрузки полос движения:

- для крайней правой полосы

N = 560 • ^ + 55;

- для средней

N2 = 618 • ^ - 43;

- для крайней левой полосы

N3 = 235 • ^ -17,

где гср - среднее значение коэффициента загрузки трёх полос движения одного направления. Уравнения (1) - (3) справедливы при ¿ср = 0,15 - 0,85;

25 •¥ • аЗАТ р = ^ у св Чо

I •с, • Е '

1

где УСВ - скорость свободного движения,

, ЗАТ

км/ч; а0 - плотность при заторе легковых автомобилей, легк. авт/км; С7 - количество автомобилей 7-й группы в составе транспортного потока, %; Е7 - коэффициент привидения автомобилей 7-й группы к легковым автомобилям.

Анализ формул (1) - (3) показывает, что при увеличении в составе движения количества тяжёлых грузовых автомобилей и автопоездов уменьшается пропускная способность (Р7) каждой полосы движения и, следовательно, средний коэффициент загрузки, определяемый по формуле (4), увеличивается. Увеличение коэффициента ¿ср приводит к увеличению количества автомобилей (N1) на крайней правой полосе движения (и чем больше грузовых автомобилей и автопоездов, тем больше интенсивность Как видно, анализ уравнений (1) - (3) соответствует физическим изменениям количества автомобилей на всех полосах движения.

Данные уравнений перераспределяют как интенсивность, так и состав движения по полосам.

¿ср =

п=3

I ¿7 _1_

3

¿7 =-

N р

где N7 - перспективная или фактическая интенсивность движения на 7-ой полосе движения для данного года эксплуатации дороги, авт/ч; р - пропускная способность -ой полосы движения на данном участке дороги, авт/ч.

Формулы (1) - (3) работают идентично результатам натурных наблюдений. В них учитывается влияние состава транспортного потока, который входит в расчет пропускной способности каждой полосы движения, определяемой по формуле [5]

Анализируя закономерности изменения движения транспортных потоков на дорогах России, можно выделить значительное увеличение интенсивности движения - ежегодный прирост автотранспортных средств составляет более 5 %. Состав транспортных потоков значительно изменился - в 2 раза увеличилась доля легкового автотранспорта, в 1,8 - автомобилей с нагрузкой на ось 10 т и более.

В России практически не ведут наблюдений за фактической интенсивностью движения после пуска дороги в эксплуатацию с целью сравнения этой интенсивности с перспективной. Проектная организация, как правило, не несет никакой ответственности, если ее специалисты ошиблись в обоснования числа полос движения. Более того, в отличие от зарубежных фирм, в Российской Федерации практикуется одной и той же проектной организации поручать проведение технико-экономического обоснования и в последст-

вии участвовать в торгах на проектирование этой дороги. Все это недопустимо, так как, обеспечивая себя работой, проектировщики обоснуют реализацию даже невыгодного проекта.

По данным наблюдениям видно, что в определении перспективной интенсивности движения присутствуют ошибки, которые приводят к ошибкам назначения геометрических параметров дороги.

Необходимо тщательно прорабатывать вопросы прогнозирования интенсивности движения и влияния строительства новой дороги на перераспределение интенсивности движения по сети дорог; решать вопросы выбора числа полос движения не только для дороги, но и для отдельных её участков, предусматривая возможность стадийного увеличения числа полос движения.

Выводы

Обследования показали, что средние величины параметров геометрических элементов могут быть близкими к проектным, а разброс (нестабильность) самого параметра - недопустимо большим. Так как многие геометрические и прочностные параметры автомобильной дороги устанавливаются в настоящее время как детерминированные показатели без учета их вероятностной сущности, поэтому необходимо расширить применение подходов к решению данной проблемы и использовать вероятностные модели, в которых удаётся учитывать случайные факторы. Для решения задач по определению перспективной интенсивности и состава движения автор использует теорию риска [5]. Применение теории риска позво-

лит установить как величину перспективной интенсивности движения, так и вероятность ошибки в назначении числа полос движения на автомобильных магистралях.

Строительство дорог - очень важный фактор для развития экономики, а точное назначение числа полос движения будет приносить ожидаемые выгоды и снимет вопрос о целесообразности вложения средств в дорогу.

Литература

1. Транспортная стратегия Российской Феде-

рации на период до 2030 года / Министерство транспорта Российской Федерации. - М., 2008. - 131 с.

2. Сильянов В.В. Теория транспортных пото-

ков в проектировании дорог и организации движения. - М.: Транспорт, 1977. -303 с.

3. Красников А.Н. Закономерности движения

на многополосных автомобильных дорогах. - М.: Транспорт, 1988. - 109 с.

4. Руководство по прогнозированию интен-

сивности движения на автомобильных дорогах (для опытного применения). Распоряжение министерства транспорта РФ от 19 июня 2003 г. № ОС-555-р (д). -М., 2003. - 69 с.

5. Столяров В. В. Дорожные условия и орга-

низация движения с использованием теории риска: Учебное пособие. - Саратов: СГТУ, 1999. - 168 с.

Рецензент: В.В. Филиппов, профессор, д.т.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 13 мая 2009 г.