Чумаков Д.Ю. Проектирование элементов малых кольцевых пересечений в населенных пунктах - файл n1.doc

Чумаков Д.Ю. Проектирование элементов малых кольцевых пересечений в населенных пунктах
скачать (32139 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc32139kb.19.11.2012 21:52скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Волгоградский государственный

архитектурно-строительный университет


На правах рукописи


Чумаков Дмитрий Юрьевич


ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ малых кольцевых пересечений В НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТАХ
Специальность 05.23.11 — Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей
Диссертация на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент

Девятов Михаил Михайлович

Волгоград 2007


СОДЕРЖАНИЕ
Введение …………………………………………………..…………………………………….4

Глава 1. Эффективность, методы проектирования и опыт применения малых кольцевых пересечений ………………………………..…………………………………....10

    1. Малые кольцевые пересечения как средство повышения безопасности движения и пропускной способности пересечений……………………………….....10

    2. Методы проектирования малых кольцевых пересечений в России и за рубежом ………………………………………………………………………………...19

      1. Основные элементы кольцевых пересечений и расчётные параметры, используемые при их проектировании в России и за рубежом ………………19

      2. Методы расчета пропускной способности кольцевых пересечений в России и за рубежом …………...………………………………………...………32

    3. Анализ опыта применения малых кольцевых пересечений в России и за рубежом............................................................................................................................41

      1. Опыт применения кольцевых пересечений в России ………….…….41

      2. Применение малых кольцевых пересечений за рубежом ……………46

    4. Анализ аварийности на малых кольцевых пересечениях ……………………52

    5. Цели и задачи исследования ……………………………………………….…..61

Выводы по 1 главе …………….………………………………………………..….……62

Глава 2. Теоретическое обоснование методов проектирования элементов малых кольцевых пересечений и области их применения ………………………………………65

    1. Классификация малых кольцевых пересечений ………………….…………..65

    2. Геометрические параметры малых кольцевых пересечений и методика их определения ……………………………………………………………..………………74

      1. Унификация и условные обозначения геометрических параметров малых кольцевых пересечений ……………………………………………..……74

      2. Определение граничных радиусов малых кольцевых пересечений …75

      3. Методика определения геометрических параметров малых кольцевых пересечений……………………………………………………………………….80

    3. Разработка имитационной модели движения транспортных потоков на малых кольцевых пересечениях ……………………………………………………….92

    4. Методика определения пропускной способности малых кольцевых пересечений …………………………….……………………………………………….102

    5. Методика оценки загрязнения атмосферного воздуха в зоне малого кольцевого пересечения ……………………………………………………………..108

    6. Объекты наблюдений и методы исследований……………………………..112

Выводы по 2 главе ………………………………………………………….….……..119

Глава 3. Натурные наблюдения и моделирование движения транспортных потоков на малых кольцевых пересечениях …………………………………….…………..……..121

    1. Скорости движения транспортных потоков ………………………..……….121

    2. Граничные интервалы времени, выбираемые водителями транспортных средств, для вливания в транспортный поток на кольце …………………………..127

    3. Задержки транспортных средств на пересечениях ……………..…………..130

    4. Радиус проезда легкового автомобиля по кольцу …………………………..136

Выводы по 3 главе …………………………….………………….…………….……..139

Глава 4. Рекомендации по проектированию малых кольцевых пересечений на автомобильных дорогах в населенных пунктах …………………………………...……141

    1. Малые кольцевые пересечения и область их применения ………………...141

      1. Общие положения…………………………………………………..….141

      2. Обоснование типа и границ применения малых кольцевых пересечений …………………………………….……………………………….143

    2. Порядок определения геометрических параметров малых кольцевых пересечений ………………………………………………………………….………..145

      1. Определение величины внешнего радиуса малого кольцевого пересечения ……………………………………………………………………...145

      2. Определение ширины проезжей части и ее внутренней полосы …..147

    3. Организация дорожного движения на малых кольцевых пересечениях ….153

    4. Оценка технико-экономической эффективности применения малых кольцевых пересечений………………….…………………………………..………..155

    5. Внедрение малого кольцевого пересечения в г. Волгограде………………..160

Выводы по 4 главе ………………………………………………………..……………163

Общие выводы ………….…………………………………………………………..………..164

Библиографический список …………………………………………………..……………166

Приложения ……………………………………….………………………………………….177
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Высокий рост интенсивности движения за последние 15 лет на дорогах России и в частности в населенных пунктах приводит к увеличению задержек автомобильного транспорта и росту аварийности в местах пересечений автомобильных дорог. В настоящее время из общего числа всех учтенных в нашей стране дорожно-транспортных происшествий 71,3% происходит в городах и других населённых пунктах, при этом городские перекрестки и площади с пересечением транспортных потоков в одном уровне являются наиболее опасными. В этих местах возникает до 50% всех транспортных происшествий со смертельным исходом. По данным ГИБДД из общего числа дорожно-транспортных происшествий на дорогах города Волгограда за 2005 год 12,5 % (1187) случилось из-за несоблюдения очередности проезда на пересечениях в одном уровне, а в целом на дорогах России в этих местах происходит от 8 до 25% всех происшествий. Зарубежная статистика также подтверждает подобную ситуацию, так в Норвегии около 40% всех дорожно-транспортных происшествий происходит на пересечениях в одном уровне (в странах ЕС в целом от 10 до 40%).

Как показывает опыт европейских и других стран, существенное повышение безопасности дорожного движения и пропускной способности на пересечениях автомобильных дорог в населенных пунктах может быть достигнуто путем применения малых кольцевых пересечений (МКП). Так, исследование результатов модернизации обычных пересечений в одном уровне в малые кольцевые (Германия, земля Эрфткрайс) показали, что количество ДТП уменьшилось на 30 %, число легко раненых стало меньше на 60 %, число тяжело раненых и погибших уменьшилось соответственно на 87 и 88 %. При этом расчеты показывают, что общие экономические потери от ДТП уменьшились с 6.770.000 евро до 2.580.000 евро.

Достаточно высокий эффект дают МКП по снижению отрицательного экологического воздействия на прилегающую к перекресткам зону, так относительные выбросы углеводородов (НС), окиси углерода (СО) и окислов азота (NOx) ниже в среднем на 5-10% при проезде по кольцевому пересечению, чем при проезде через перекресток со светофорным регулированием.

В России до настоящего времени научные исследования, и практические рекомендации касаются в основном кольцевых пересечений больших внешних радиусов (Rвн ? 18 м), которые нашли достаточно широкое внедрение и показали высокую эффективность.

Вопросам внедрения малых кольцевых пересечений в России до настоящего времени не уделялось достаточного внимания. Перечисленные обстоятельства, свидетельствуют об актуальности выбранной темы исследования.

Цель работы состоит в разработке рекомендаций по проектированию малых кольцевых пересечений на автомобильных дорогах в населенных пунктах для повышения безопасности движения и пропускной способности пересечений, автомобильных дорог в одном уровне. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

  1. Анализ опыта применения и методов проектирования малых кольцевых пересечений на автомобильных дорогах зарубежных стран и России.

  2. Разработка функциональной классификации малых кольцевых пересечений и факторов, определяющих требования к их геометрическим параметрам.

  3. Разработка имитационной модели движения транспортных потоков на малых кольцевых пересечениях на автомобильных дорогах в населенных пунктах.

  4. Проведение натурных наблюдений за движением транспортных потоков на малых кольцевых пересечениях для установления закономерностей, описывающих требования к геометрическим параметрам МКП, а также проверки адекватности разработанной имитационной модели движения транспортных потоков на малых кольцевых пересечениях.

  5. Разработка рекомендаций по проектированию малых кольцевых пересечений для современных условий движения на автомобильных дорогах и улицах населенных пунктов и оценка эффективности их применения.

Объектом исследования являются малые кольцевые пересечения с Rвн ? 18 м на автомобильных дорогах в одном уровне.

Предметом исследования являются зависимости, описывающие влияние различных факторов на пропускную способность и безопасность движения транспортных потоков на малых кольцевых пересечениях.

Научная новизна диссертационной работы:

  1. Разработаны функциональная и геометрическая классификации малых кольцевых пересечений, на основе которых предложены их новые конфигурации.

  2. Разработана имитационная модель движения транспортных потоков на малых кольцевых пересечениях, позволяющая на основе скорости, ускорения, граничных интервалов различных транспортных средств и геометрии малого кольцевого пересечения оценивать средние задержки автомобильного транспорта при проезде через пересечение и пропускную способность МКП;

  3. Установлена закономерность изменения ширины проезжей части малого кольцевого пересечения от типа транспортного средства и внешнего радиуса кольца;

  4. Определены границы применения малых кольцевых пересечений на автомобильных дорогах в населенных пунктах.

Практическая ценность работы. Разработаны практические рекомендации по проектированию малых кольцевых пересечений.

Обоснованы границы практического применения малых кольцевых пересечений.

Достоверность научных положений, теоретических моделей, предложенных в работе, подтверждается результатами натурных наблюдений, объём которых обоснован методами математической статистики.

Апробация результатов исследования. Основные положения и выводы диссертационной работы представлены и обсуждены на международном научном симпозиуме (Безопасность жизнедеятельности XXI века), 2001 г.; на международной научно-практической конференции «Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура», Омск, 2003 г.; на международной научно-практической конференции «Реконструкция, Санкт - Петербург, 2005» г.; на III Российско-германской научно-практической конференции «Современные проблемы безопасности дорожного движения и их решение – дети и молодежь на дорогах», Волгоград, 2006 г.; на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ВолгГАСА (2002-2003г.г.) и ВолгГАСУ (2004-2006 г.г.), на заседаниях кафедры изысканий и проектирования транспортных сооружений ВолгГАСУ (2004-2006 г.г.).

На защиту выносятся: функциональная классификация малых кольцевых пересечений; результаты теоретических исследований, экспериментальных и натурных наблюдений за движением транспортных потоков на МКП; разработанная имитационная модель движения транспортных потоков на малом кольцевом пересечении, позволяющая определить теоретические значения средних скоростей проезда и задержек транспорта, а также значения средней длины дорожной «пробки», образующейся перед пересечением и пропускной способности МКП; практические рекомендации для проектирования новых и модернизации эксплуатируемых пересечений в одном уровне в кольцевые.

Результаты научных исследований внедрены: департаментом городского хозяйства администрации г. Волгограда при разработке и реализации проекта «Мероприятия по организации дорожного движения на участке городской дороги Центрального района города Волгограда по улице Мира на пересечениях с ул. Володарского и ул. Гоголя». Выполненного дорожно-транспортным научно-образовательным центром ИТС ВолгГАСУ.

Как показали натурные наблюдения, в результате внедрения малого кольцевого пересечения средняя задержка автотранспорта на пересечении снизились до 2,43 сек/авт (до устройства МКП она составляла 5 сек/авт), при этом интенсивность движения по одному из направлений после внедрения малого кольцевого пересечения увеличилась на 30%.

Публикации по теме. Основные положения диссертации опубликованы в восьми печатных работах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка литературы и приложений общим объемом 187 страниц, включает в себя 98 рисунков, 38 таблиц и 4 приложения.

В первой главе приведен обзор и анализ нормативно-методической научно-исследовательской литературы, рассматривающей вопросы, связанные с проектированием и эксплуатацией кольцевых пересечений, как в нашей стране, так и за рубежом для повышения безопасности движения и пропускной способности на пересечениях в одном уровне. Рассматриваются методы расчета пропускной способности кольцевых пересечений в различных странах. Проанализирован отечественный и зарубежный опыт применения малых кольцевых пересечений на автомобильных дорогах в населенных пунктах. Приводится статистика дорожно-транспортных происшествий до и после устройства малых кольцевых пересечений в других странах. Формулируется цель и задачи исследования.

Во второй главе приводится функциональная классификация малых кольцевых пересечений. Определяются граничные значения внешних радиусов для малых кольцевых пересечений. Выводится теоретическая зависимость ширины проезжей части кольца от габаритного коридора движения автомобиля. Разрабатывается имитационная модель движения транспортных средств на МКП. Приводится методика по определению фактической пропускной способности для МКП. А также разрабатывается методика оценки загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автомобилей в зоне малых кольцевых пересечений расчетным путем.

В третьей главе описываются результаты натурных и экспериментальных исследований по: влиянию внешнего радиуса МКП на скорость движения транспортных потоков на пересечении, влиянию интенсивности движения на транспортные задержки при проезде через МКП. С помощью имитационной модели движения транспортных потоков на МКП выводится зависимость средних задержек транспортных средств на пересечении от сочетания интенсивности движения на въезде и кольце.

В четвертой главе приводятся практические рекомендации по проектированию геометрических элементов малых кольцевых пересечений, описывается область применения МКП. А также разрабатывается методика оценки технико-экономической эффективности малых кольцевых пересечений.
Настоящая диссертационная работа выполнена в Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете под руководством доцента, к.т.н. М. М. Девятова и в Высшей школе г. Кёльн (FH Kцln) при тесном сотрудничестве с профессорско-преподавательским составом высшей школы (Германия). Автор выражает благодарность Рюдигеру Кюхлеру (профессор Высшей школы г. Кёльна) за оказанную помощь в написании настоящей диссертации.


Глава 1. Эффективность, методы проектирования и опыт применения малых кольцевых пересечений

1.1. Малые кольцевые пересечения, как средство повышения безопасности движения и пропускной способности пересечений

За последние пять лет (2001-2006 года) количество дорожно-транспортных происшествий (ДТП) на дорогах России выросло почти на сорок процентов. При этом в России число погибших (на 100 тыс. жителей) в три раза выше, чем в Великобритании и Швеции и в два раза выше, чем в Германии, Дании и Канаде. Кроме того, тяжесть последствий в России в 10-12 раз выше, чем в других развитых странах [74, 104, 108].

В тоже время в странах ЕС при растущей автомобилизации (1-2% в год) число ДТП практически не растет, а число погибших в ДТП стабильно снижается (1-2% в год) [109].

Статистика также показывает, что пересечения и примыкания автомобильных дорог являются, как правило, местами повышенной опасности. По данным зарубежных исследователей на пересечениях и примыканиях дорог приходится от 10 до 40 % от общего числа ДТП [113], в России 8-25% [108].

Кроме того исследования свидетельствуют о том, что пересечения автомобильных дорог значительно снижают пропускную способность, создают значительные задержки транспортных потоков и в результате чего являются местами повышенной концентрации выхлопных газов, шумового и другого отрицательного экологического воздействия на окружающую среду [61, 62, 70, 74].

Как свидетельствует анализ различных литературных источников [37, 75, 113, 116, 118, 125, 136, 140, 142], стабилизация общей статистики аварийности, снижение тяжести последствий ДТП за рубежом, а также повышение пропускной способности пересечений достигнуто, в определенной степени, благодаря активному внедрению малых кольцевых пересечений на дорогах и улицах населенных пунктов.

Так, в Норвегии и в других странах Европы, было выполнено большое количество исследований о влиянии кольцевого движения на количество ДТП [113]. Их авторами являются: (Lalani, 1975 (Великобритания); Green, 1977 (Великобритания); Lahrmann, 1981 (Дания); Cedersund, 1983A, 1983B (Швеция); Senneset, 1983 (Норвегия); Brude og Larsson, 1985 (Швеция); Johannessen, 1985 (Норвегия); Hall og McDonald, 1988 (Великобритания); Nygaard, 1988 (Норвегия); Giaever, 1990 (Норвегия); Tudge, 1990 (Австралия); Van Minnen, 1990 (Нидерланды); Jorgensen, 1991В (Дания); Brude og Larsson, 1992 (Швеция); Dagersten, 1992 (Швейцария); Holzwarth, 1992 (Германия); Hyden, Odelid og Varhelyi, 1992 (Швеция); Jorgensen og Jorgensen, 1992 (Дания); Kristiansen, 1992 (Норвегия); Schnull, Haller og Von Lubke, 1992 (Германия); Brilon, Stuwe og Drews, 1993 (Германия); Schoon og Van Minnen, 1993 (Нидерланды); Jorgensen og Jorgensen, 1994 (Дания); Seim, 1994 (Норвегия); Voss, 1994 (Германия); Дорожный департамент г. Осло, 1994 (Oslo Veivesen, Норвегия); Flannery og Datta, 1996 (США).

В результате установлено, что изменения количества ДТП после переоборудования перекрестков в кольцевое пересечение колеблется в широких пределах (табл. 1.1.1).

Таблица 1.1.1

Влияние на количество ДТП переоборудования пересечений в одном уровне в кольцевые пересечения

Последствия ДТП

Процентное изменение количества ДТП

Влияние на типы ДТП


Наилучший результат

Пределы колебания результатов

Круговое движение на Т-образном пересечении


ДТП с травматизмом

Все типы ДТП на перекрестке

-27

( -40; -12)

ДТП с материальным ущербом

Все типы ДТП на перекрестке

+52

(+29; +78)

Круговое движение на Х-образном пересечении


ДТП с травматизмом

Все типы ДТП на перекрестке

-35

( -46; -23)

ДТП с материальным ущербом

Все типы ДТП на перекрестке

+43

(+37; +50)
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации