Наряду с остановочными пунктами критическими точками транспортной сети могут быть пересечения транспортных линий в одном уровне — перекрестки. Пропускная способность регулируемых перекрестков (поездов/ч)
где Тц — продолжительность цикла светофорного регулирования, с; tэ — длительность горения разрешенной (зеленой) фазы для рассматриваемого направления движения; а — отрезок времени между моментом включения зеленой фазы и пересечением стоп-линии первым поездом;
lи — разрешенный интервал между поездами; lп — длина поезда; lб — зазор безопасности между поездами; υр — разрешенная Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) скорость движения поездов на перекрестке.
Первый сомножитель (6.16) определяет число циклов светофорного регулирования в часе, второй — количество поездов, которое может быть пропущено через перекресток за один цикл светофорного регулирования. Произведение их определяет количество поездов, которое может быть пропущено через перекресток за час (в одном направлении), т. е. пропускную способность перекрестка.
На рис. 6.6 показан перекресток правостороннего движения, принятого в СССР и большинстве зарубежных стран. Каждое направление движения на нем ограничивается стоп-линиями С. Длина перекрестка определяется между стоп-линиями: для движения прямо lпр, для движения направо 1пп и для движения налево lл.п.
Всего такой перекресток может обслуживать 12 направлений движения — по три с каждой примыкающей улицы.
Основное влияние на пропускную способность перекрестка оказывает продолжительность цикла светофорного регулирования Ти и доля, в ней разрешенного сигнала t3. Желательно, чтобы было возможно меньше, a t3 больше и соответствовало интенсивности движения для рассматриваемого направления. Стремление уменьшения Тц связано с тем, что с ростом его увеличивается среднее время задержек транспорта у перекрестков
Рис. 6.7
Схемы движения через перекресток при различных схемах светофорною регулирования
2-1) + Жп + ЗIV (правый поворот 1—2 и левый поворот 2—7). В этих формулах З — зеленая фаза, разрешающая указанные направления движения; Ж — желтая фаза, которая вводится в светофорный цикл для освобождения перекрестка от транспортных средств, въехавших на него, но не успевших пройти за время разрешенной фазы.
Чем сложнее светофорный цикл, тем меньше для него отношение tз/Tд в заданном направлении движения и соответственно ниже пропускная способность. Поэтому одним из основных методов повышения пропускной способности перекрестков является упрощение их светофорного цикла за счет уменьшения количества разрешенных направлений движения, особенно левоповоротного, требующего длительной разрешенной фазы. Наиболее простой и короткий — двухтактный цикл, обеспечивающий максимальную пропускную способность перекрестка. Его можно применять лишь при небольшом проценте левоповоротного движения и неполном использовании пропускной способности для движения прямо. Недостаток этого цикла — сравнительно высокий коэффициент аварийности, связанный с большим количеством конфликтных точек, показанных на рис. 6.8 крестиками в кружочках.
Наиболее высокий уровень транспортного обслуживания дает четырехтактный цикл, так как обеспечивает развязку транспортных потоков по всем направлениям, причем без конфликтных точек. Его недостаток — большая длительность и связанная с этим низкая пропускная способность. В реальных условиях схемы светофорного регулирования выбирают с учетом характера и интенсивности движения через перекресток.
Следовательно, за один цикл регулирования через перекресток может быть пропущен только один поезд и пропускная способность перекрестка
поездов/ч. Эта величина пропускной способности меньше пропускной способности лимитирующих остановочных пунктов. Иначе говоря, лимитирующими точками транспортной сети могут быть не только остановочные пункты, но и перекрестки.
Для повышения пропускной способности перекрестков в расчете на требующуюся интенсивность движения МПТ необходимо увеличивать время tз с тем, чтобы за один светофорный цикл через перекресток можно было пропустить не один, а два-три поезда. Но это приводит к увеличению длительности цикла регулирования Тц, времени задержки транспорта у перекрестка и уменьшению его пропускной способности. Пропускная способность перекрестков для автобусов в 2,5 раза, а для троллейбусов в 3 раза ниже, чем для легковых автомобилей, для трамвая она еще ниже из-за большой длины трамвайных поездов, требований снижения скорости движения по кривым и стрелкам до 5 км/ч, несовпадения парности со встречными поездами по направлениям и запрещения Правилами технической эксплуатации въезда на стрелку до прохода встречным поездом ее крестовины. Линии МПТ желательно трассировать с возможно более полным исключением поворотного движения на перекрестках.
Основными путями повышения пропускной способности перекрестков являются:
- Оптимизация светофорного цикла с целью полного использования каждой фазы в соответствии с фактической интенсивностью движения по направлениям.
В настоящее время применяют три основные системы светофорного регулирования: ручное, жесткий светофорный цикл авторегулирования и системы гибкого авторегулирования.
Ручное регулирование движения регулировщиками обеспечивает хорошее использование светофорного цикла, но оно требует большого штата регулировщиков и возможности его воздействия на движение ограничены тем, что регулировщик не может учесть транспортной ситуации за пределами своего перекрестка.
Жесткое светофорное авторегулирование с наперед заданным (меняющимся только по периодам суток) циклом дешевле, но менее эффективно по использованию светофорного цикла.
Прогрессивны системы автономного гибкого автоматического светофорного регулирования, требующие использования детекторов, накапливающих информацию о транспортных потоках, подходящих к перекрестку, и логических устройств для ее анализа и определения нужного чередования и длительности фаз цикла регулирования движения. Недостаток систем гибкого автономного авторегулирования, как и ручного, состоит в том, что они учитывают транспортную ситуацию только в районе «своего» перекрестка. Наиболее совершенны и обеспечивают максимальный эффект регулирования, но дороги системы координированного телеавтоматического управления движением в транспортных районах города или всей городской транспортной сети, например системы «Изумруд» и «Старт», проходящие испытания в Москве.
- Правильное расположение у перекрестков остановочных пунктов МПТ. При небольшой интенсивности движения остановочные пункты МПТ по соображениям снижения затрат времени пассажиров на пересадки в пределах перекрестка целесообразно приближать к стоп-линиям С (рис. 6.8, а).
Расположение остановочных пунктов трамвая у перекрестка
Рис. 6.9
Схемы организации движения на перекрестке с ликвидацией левоповоротного движения и развязкой транспортных потоков по принципу саморегулирования
Но при этом уменьшается пропускная способность и перекрестка, и остановочного пункта ОП, так как интервал следования поездов через перекресток увеличивается до интервала следования поездов через остановочный пункт, а интервал следования поездов через остановочный пункт — на величину среднего времени задержек транспорта у перекрестка. Чтобы обеспечить требуемую пропускную способность перекрестка, остановочный пункт относят в глубину проезда так, чтобы между стоп-линией и остановочным пунктом могла накапливаться «пачка» поездов в ожидании сигнала светофора, разрешающего движение. Например, если за один цикл регулирования через перекресток нужно пропустить два поезда, то остановочный пункт должен быть отнесен в глубь проезда так, чтобы между ним и стоп-линией размещалось не менее двух поездов (рис. 6.8, б). При этом необходимо не превышать допустимых расстояний пешеходных переходов пассажиров между ОП различных направлений движения при пересадках, которые в соответствии с нормами СНиП [35, п. 8.17] должны быть не более 200 м.
3. Упрощение светофорного цикла за счет ликвидации специальных фаз для отдельных направлений движения (главным образом левоповоротного) путем передачи их на параллельные менее загруженные проезды или вынесения за центр перекрестка в глубину проездов. Примером таких решений является перекресток с вынесенным левоповоротным движением на направлении 1—2 (рис. 6.9,а). Ликвидация отдельных фаз светофорного цикла позволяет уменьшить общие задержки транспорта у перекрестков и повысить их пропускную способность.
4. Организация движения на перекрестках по принципу саморегулирования. Такая система организации движения обычна для перекрестков с небольшой интенсивностью движения. Очередность движения транспортных средств через нерегулируемый перекресток устанавливается Правилами дорожного движения (ПДД). Для перекрестков с интенсивным движением саморегулирование не допускается, так как отличается повышенной опасностью дорожно-транспортных происшествий и низкой пропускной способностью. Тем не менее его с успехом применяют в ряде случаев, например на пересечениях двух улиц резко различных категорий (рис. 6.9,б). Сквозное движение во второстепенном направлении 1—1 при этом исключается, но зато на главном направлении 2—2 обеспечивается возможность непрерывного движения транспортного потока.
- Устройство пересечений в разных уровнях. Этот метод — наиболее радикальное средство для повышения пропускной способности лимитирующих перекрестков с доведением ее до пропускной способности магистрали непрерывного движения. Применение его ограничивается высокой стоимостью транспортных сооружений. Один из примеров пересечений с развязкой транспортных потоков в разных уровнях показан на рис. 6.9. в. Движение здесь организовано по принципу саморегулирования. Пересекающиеся транспортные потоки 1—1 и 2—2 развязываются в разных уровнях. Правые повороты организованы по обычной схеме, а левые — вокруг рамы тоннеля или эстакады. Применяют и другие схемы транспортных развязок в разных уровнях.
Пропускная способность затяжного спуска, ограниченною светофорами
В городах с холмистой топографией линии МПТ часто приходится грассировать с большими уклонами. В этих условиях их необходимо проверять на пропускную способность затяжных спусков и в случаях, когда она оказывается недостаточной, изыскивать возможности ее повышения или ликвидации лимитирующих точек. Рассмотрим методику расчета пропускной способности затяжного уклона, требующего по условиям безопасности организации движения с пропуском одного поезда и светофорным регулированием (рис. 6.10).
Рис. 6.10
Схема расчета пропускной способности затяжного спуска со светофорным регулированием В ожидании сигнала, разрешающего движение, поезд останавливается перед светофором С1 на некотором расстоянии l0=3-5 м. При длине уклона lс интервал между поездами
Полученная пропускная способность затяжного спуска сравнительно мала. Если она при заданной интенсивности движения оказывается недостаточной, то возможны только два решения: устройство эстакады, перекрывающей спуск, или изменение транспортной сети и маршрутной схемы (отвод части маршрутов на обходные направления или разрыв их, даже если это осложняет пересадку и создает неудобства для пассажиров). Аналогично рассчитывают и решают вопросы повышения пропускной способности путепроводов с односторонним движением, мостов, железнодорожных переездов, конечных станций маршрутов и других конфликтных точек транспортной сети.