Уровень обслуживания (LoS) транспортной развязки

Серия статей о принципах проектирования транспортных развязок

Содержание

Обзор
Используемые нормы
Уровень обслуживания
Проверка уровня обслуживания на транспортной развязке
Транспортное движение на выезде
Транспортное движение на участке переплетения потоков
Транспортное движение на участке въезда
Комплексная оценка транспортной развязки
Заключение
Литература
На закуску

Обзор

В настоящее время в России проектирование транспортных развязок и отдельных съездов в частности регламентируется существующими нормами на проектирование дорог [1], а также некоторыми рекомендациями [2, 3]. Однако в России до сих пор отсутствует руководства для задания и определения уровней обслуживания (LOS – Level of Service) транспортных сооружений. Уровень обслуживания показывает безопасность, комфортность, свободу и скорость движения (время в пути) водителя.

Проверка обеспечения пропускной способности все чаще производится методами имитационного моделирования в наглядном интерактивном виде, но остальные показатели оцениваются на основе устаревших отечественных норм.

Используемые нормы

Для задания необходимого уровня обслуживания, а также для оценки уровня обслуживания существующего или же проектного решения в Германии используются два документа. Это, соответственно, Нормы для интегрированного планирования транспортных сетей (RIN 2008) [4] и Руководство для оценки дорожных инженерных сооружений (HBS 2001) [5].

Уровень обслуживания

В [4] кроме основ формирования автодорожной сети, функционального разделения транспортной сети указаны важные принципы оценки уровня обслуживания в транспортной сети.

Всего в данной классификации существует 6 уровней (Таблица 1).

Таблица 1. Уровни обслуживания

Оценка уровня обслуживания на участке производится по двум критериям:

1. Затраты времени на преодоление участка. Для автомобильных дорог существенным является скорость по воздушной (прямой) линии между началом и концом участка, рассчитанная как отношение воздушного расстояния [км] к общему времени в пути [час] (рис.1.).

1. Прямолинейность. Для автомобильных дорог измеряется фактор кривизны, рассчитанный как отношение общей длины дороги к воздушному расстоянию. Фактор кривизны тем важнее, чем больше расстояние между конечными пунктами и чем выше важность связи (рис.2.).

Уровни обслуживания на стадии планирования автодорожной сети задаются для связей между конечными пунктами, например, между крупными городами. Уровень обслуживания на транспортных развязках должен соответствовать уровню обслуживания, задаваемого для связи, на которой расположена эта транспортная развязка. Пересечение может оказывать сильное влияние на пропускную способность и на качество транспортного движения участка дороги. Поэтому важно, чтобы уровень обслуживания на пересечении был не ниже уровня обслуживания на дороге. В то же время уровень обслуживания выше, чем на дороге приводит только к избыточным расходам на строительство и содержание.

Проверка уровня обслуживания на транспортной развязке

Описываемый метод применяется только к пересечениям в разных уровнях на автобанах или аналогичных дорогах.

В общем виде оценка транспортной развязки производится по следующему алгоритму:

1. Выбор принципиальной формы транспортной развязки, определение положения съездов, а также задание скоростей движения
2. Расчет интенсивностей транспортных потоков по направлениям, включая процент тяжелого транспорта
3. Выделение отдельных частей транспортной развязки (выезд, участок переплетения потоков, въезд)
4. Подразделение частей транспортной развязки по стандартным типам, включая назначение количества полос движения в нужных сечениях
5. Задание требуемого уровня обслуживания по указанию заказчика, а также в соответствии с примыкающим к транспортной развязке автобанам
6. Перерасчет интенсивностей движения в пределах транспортной развязки в приведенных автомобилях в час
7. Определение достигаемого уровня обслуживания для каждой части транспортной развязки (выезд, участок переплетения потоков, въезд)
8. Определение достигаемого уровня обслуживания для каждого сечения, находящегося за определенной частью транспортной развязки
9. Комплексная оценка транспортной развязки в разных уровнях.

При необходимости производится поправка принципиальной формы транспортной развязки и новая оценка, начиная с п.1.

На транспортных развязках в разных уровнях без пересечения потоков встречаются конфликты между различными транспортными потоками в виде разделения, переплетения и объединения. Следовательно, данное пересечение состоит из трех частей (рис. 3):

— Выезд (1, 2) – разделение потоков

— Участок переплетения потоков (3)

— Въезд (4, 5) – объединение потоков

Уровень обслуживания проверяется для всех трех частей транспортной развязки. При этом важно оценить насколько транспортное движение на всем пересечении соответствует требуемому уровню обслуживания. Для всей транспортной развязки принимается наименьшее из полученных значение.

Для учета грузового движения в пределах транспортных развязок транспортные потоки переводятся в приведенные автомобили в час [прив.авт/час]. Один грузовой автомобиль приравнивается к двум условным автомобилям. При выезде с главной дороги на транспортную развязку и на съезды интенсивность измеряется в физических автомобилях в час (физ.авт/час) с составом тяжелого транспорта в процентах.

В качестве измерительной величины для определения уровня обслуживания на транспортной развязке принимается коэффициент нагрузки:

a = q_B / С

где, a – коэффициент нагрузки [-]

q_B – измеренная интенсивность движения [физ.авт/час]

С – пропускная способность [физ.авт/час]

В таблице 2 приведена зависимость уровня обслуживания в зависимости от коэффициента нагрузки.

Таблица 2. Уровень качества транспортного движения в зависимости от коэффициента нагрузки

Транспортное движение на выезде

Выезды на транспортных развязках бывают нескольких типов (рис. 4):

A1 – выезд на однополосный съезд с помощью однополосной переходно-скоростной полосы

A2 – выезд на двухполосный съезд с помощью однополосной переходно-скоростной полосы и крайней правой полосы на главной дороге

А3 — выезд на двухполосный съезд с помощью двухполосной переходно-скоростной полосы

А4 — выезд на двухполосный съезд с помощью однополосной переходно-скоростной полосы, количество полос на главной дороге уменьшается

Уровень обслуживания выезда как части транспортной развязки определяется на основе пропускной способности в следующих критических сечениях (рис. 5):

— максимальный выезжающий транспортный поток (q_M)

— пропускная способность съезда вслед за выездом (q_A)

— пропускная способность главной дороги вслед за выездом (q_HU) (рассчитывается только при уменьшении количества полос на главной дороге – тип A4)

Требуемый уровень обслуживания достигается только тогда, когда во всех трех сечениях оно обеспечивается.

При расчете уровня обслуживания в подавляющем большинстве случаев определяющим является не максимальный выезжающий транспортный поток (q_M), а пропускная способность съезда вслед за выездом (q_A).

Пропускная способность однополосного съезда в типе А1 составляет 1500 физ.авт/час. Для двухполосных съездов (А2 – А4) пропускная способность съездов зависит от способа отведения транспортных потоков. На съезде в типе А2, исключительно при понятной расстановке указателей, достигается пропускная способность 2550 физ.авт/час. На съездах в типах А3 и А4 пропускная способность составляет 3000 физ.авт/час. Данные значения действительно только при содержании в транспортном потоке процента тяжелого транспорта в пределах 20%. В ином случае все значения уменьшаются на 10%.

На основе таблицы 2 и указанной выше пропускной способности съезда можно составить таблицу допустимых интенсивностей для уровней обслуживания в зависимости от типа выезда (Таблица 3).

Таблица 3. Допустимые интенсивности на выезде для типов А1 – А4

Пропускная способность главной дороги с двумя полосами для движения после выезда (q_HU, которая учитывается только в типе выезда А4) в зависимости от состава транспортного потока колеблется от 3200 физ.авт/час при части грузовых автомобилей 20% до 3600 физ.авт/час при части грузовых автомобилей 0%. Для расчета интенсивности транспортных потоков, оставшихся на главной дороге (q_HU), из интенсивности до выезда вычитают интенсивность выезжающего транспортного потока. По приведенной ниже таблице 4 определяют уровень обслуживания для двухполосной проезжей части главной дороги после выезда.

Таблица 4. Допустимые интенсивности на двухполосной главной дороге без ограничения скорости вне застроенной территории

Транспортное движение на участке переплетения потоков

Участки переплетения потоков на транспортных развязках бывают нескольких типов (рис. 6):

VR1 – на однополосном отделенном от главной дороги проезде

V1 – на двух- (или более) полосном участке главной дороги

Уровень обслуживания участков переплетения потоков определяется на основе трех критических сечений (рис. 7):

— максимальный переплетающийся транспортный поток (q_M)

— пропускная способность съезда вслед за участком переплетения потока (q_A)

— пропускная способность проезда (VR1) или главной дороги (V1) вслед за участком переплетения потоков (соответственно q_VU или q_HU)

Требуемый уровень обслуживания достигается только тогда, когда во всех трех сечениях оно обеспечивается.

При переплетении транспортных потоков по типу VR1 (участок переплетения на отдельном проезде) максимальная пропускная способность – 2300 прив.авт/час, а по типу V1 (участок переплетения на главной дороге) – 2200 прив.авт/час.

Для определения уровня обслуживания в области переплетения потоков используют диаграммы (рис. 8). На данных диаграммах уровень обслуживания определяется в зависимости от интенсивности двух потоков, въезжающих в область переплетения потоков.

При расположении участка переплетения потоков на отдельном от главной дороги проезде (VR1) рассмотрение интенсивностей на съездах после участка переплетения потоков (q_VUи q_A) не требуется, так как в подавляющем большинстве они не сильно отличаются от въезжающих интенсивностей.

При расположении участка переплетения потоков на главной (V1) дороге требуется дополнительное сравнение интенсивностей выезжающих с участка переплетения потоков с пропускными способностями главной дороги (q_HU) и съезда (q_A). Данное сравнение производится по аналогии с участками выезда с главной дороги.

Транспортное движение на участке въезда

Въезды на транспортных развязках бывают нескольких типов (рис. 9).:

E1 – Присоединение однополосного съезда

E2 – Присоединение двухполосного съезда с предварительным уменьшением числа полос до одной

E3 – Присоединение однополосного съезда с увеличением количества полос на главной дороге

E4 – Присоединение двухполосного съезда

E5 – Присоединение двухполосного съезда с увеличением количества полос на главной дороге на одну

Уровень обслуживания определяется на основе двух критических сечений (рис. 10):

— Максимальный въезжающий транспортный поток (q_M)

— Пропускная способность главной дороги вслед за областью въезда (q_HU)

Максимальная пропускная способность для въезжающих транспортных потоков составляет 2200 прив.авт/час. Для расчета полученных интенсивностей движения в этом сечении суммируют въезжающие транспортные потоки с потоками в крайней правой полосе.

На практике для определения качества транспортного движения в сечении q_M используют графики (рис. 11). В данных графиках указана зависимость качества от въезжающих транспортных потоков и транспортных потоков на главной дороге.

Уровень качества движения на главной дороге после въезда (q_HU) определяется по аналогии с участком выезда в варианте А4.

Комплексная оценка транспортной развязки

Приведенный выше анализ отдельных частей транспортной развязки объединяется в рамках одного направления по главной дороге, и определяется минимальное значение уровня обслуживания. Это значение и является уровнем обслуживания для всей транспортной развязки в заданном направлении.

В случае если требуемого уровня обслуживания не достигается, производятся мероприятия по повышению уровня обслуживания соответствующих частей транспортной развязки. Это может быть, например, увеличение количества полос на съезде, разделение одного въезда на две части или устройство полупрямого левоповоротного съезда.

Заключение

1. Уровни обслуживания целесообразно использовать в отечественной практике проектирования для получения более четкого и структурированного понимания работы транспортного сооружения, как изолировано, так и в сети в целом. Следует отметить, что данная оценка не входит в противоречие с отечественными нормами проектирования, а лишь дополняет их.
2. Для оценки уровня обслуживания транспортного сооружения можно использовать инструменты для имитационного моделирования транспортных потоков, в частности PTV Vision VISSIM (рис. 12). Однако необходимо сказать, что в большей степени PTV Vision VISSIM подходит для оценки движения на уровне автомобиля, а не на уровне потоков, как того требует методика оценки уровня обслуживания. В большей степени для расчета уровня обслуживания подходят специализированные программы, например, WEAVING.

Список литературы:

1. Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт (Союздорнии): Строительные нормы и правила. Автомобильные дороги (СНИП 2.05.02-85)
2. Государственный всесоюзный дорожный научно-исследовательский институт (Союздорнии): Технические указания по проектированию пересечений и примыканий автомобильных дорог (ВСН 103-74). – М.: Транспорт, 1975
3. Московский автомобильно-дорожный институт МАДИ (ГТУ): Отраслевой методический  документ. Рекомендации по обеспечению безопасности движения на автомобильных дорогах
4. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV), Richtlinien fur integrierte Netzplanung (RIN), Ausgabe 2008
5. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV), Handbuch fur die Bemmesung von Strassenverkehrsanlagen, Ausgabe 2001, Fassung 2009
6. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV), Arbeitsgruppe „Straßenentwurf“:Richtlinien fur die Anlage von Autobahnen (RAA), Ausgabe 2008

На закуску

Вопрос — где находится эта развязка?