Методика натурных исследований

3.2. Методика натурных исследований

Следует обратить внимание на важнейшие требования по обеспе­чению безопасности движения. К ним относятся минимально необхо­димые условия для нормального функционирования подсистемы "во­дитель – автомобиль", т. е. условия, обеспечивающие безопасность при заданной скорости движения, а именно:

• 
  достаточная дальность видимости дороги в направлении движения, боковая видимость на пересечениях, распознаваемость всех ТСОД;
  
• 
  соответствие основных геометрических элементов дороги габарит­ным размерам и параметрам, характеризующим транспортные средства, которые преобладают в данных условиях в транспортном потоке;
  
• 
  состояние покрытия дороги (ровность, коэффициент сцепления).
  

Рассматривая соответствие основных геометрических элементов дороги параметрам транспортных средств, прежде всего необходимо обратить внимание на соразмерность ширины полосы движения и га­баритных размеров, типичных для потока транспортных средств. Не­соответствие ширины дороги этим требованиям не позволяет водите­лям правильно "вписываться" в отведенную полосу, создает стеснение движения и потенциальные конфликты. Типичным примером являет­ся выделение для движения троллейбусов и автобусов полосы шири­ной 3,0–3,5 м, которая явно недостаточна для транспортных средств шириной 2,5 м, особенно при наличии бордюра. В результате резко падает скорость движения автобусов и троллейбусов, и возникает опас­ное стеснение соседнего ряда "невписывающимся" в свою полосу под­вижным составом маршрутного транспорта. Необходимо также, чтобы на криволинейных участках дорог ее параметры соответствовали радиу­сам поворота транспортных средств и имелось соответствующее уширение проезжей части.

В табл. 3.1 приведены данные о необходимых размерах уширения двухполосной проезжей части дороги в зависимости от длины транс­портного средства (по СНиП 2.05.02–85).

Таблица 3.1

Для количественной характеристики условий безопасности на об­следуемых дорогах можно использовать коэффициент безопасности K_б и коэффициент аварийности K_ав.

Обобщение результатов многих обследований на соответствие до­рог требованиям безопасности движения позволяет перечислить наи­более характерные их недостатки, влияющие на безопасность движе­ния:

• 
  отсутствие тротуаров (пешеходных дорожек) на улицах городов и в населенных пунктах, расположенных вдоль дорог;
  
• 
  отсутствие заездных карманов и посадочных площадок для пасса­жиров общественного транспорта на дорогах с узкой проезжей частью или чрезмерно высокий уровень загрузки Z;
  
• 
  местные разрушения покрытия, заниженные и выступающие люки колодцев;
  
• 
  неукрепленные грунтовые обочины и разделительные полосы;
  
• 
  грунтовые необустроенные примыкания;
  
• 
  неплавные сопряжения дороги с проезжей частью мостов, а также уступы между кромкой проезжей части и обочиной.
  

Вопрос о низком коэффициенте сцепления φ будет также рассмот­рен в главе 6, применительно к зимним условиям движения. Однако нельзя не отметить, что случаи резкого снижения коэффициента φ на отдельных участках дорог встречаются и летом, при высоких темпера­турах воздуха. Это объясняется тем, что в некоторых случаях после об­новления верхнего слоя дорожного покрытия (и даже при новом строи­тельстве дорог) во время жаркой погоды происходит "выпотевание" битума, и коэффициент сцепления снижается до 0,2–0,1. Соответствен­но резко увеличивается тормозной путь и снижается поперечная устой­чивость автомобиля. Поэтому работники дорожных служб и ДПС дол­жны быть внимательны в жаркую погоду к новым и обновленным уча­сткам дорог, немедленно устанавливать соответствующие дорожные знаки и принимать меры для ликвидации последствий указанного опас­ного дефекта дорожного покрытия.

Исследования на стационарных постах. Стационарный пост наблю­дения может дать информацию об интенсивности (объеме), составе транспортного потока по типам, мгновенной скорости и задержках транспортных средств. Указанную информацию можно собирать как путем наблюдений с использованием простейших средств (секундоме­ра, механического счетчика, специальных бланков для учета), так и с применением средств автоматической регистрации.

Чаще всего возникает необходимость в получении данных об ин­тенсивности транспортных потоков. В простейшем случае наблюдате­ли регистрируют проезд каждой транспортной единицы условным зна­ком в бланке протокола. Форма бланка составлена с учетом конкрет­ных данных, которые необходимо фиксировать.

Интенсивность и состав транспортных и пешеходных потоков удоб­но анализировать в камеральных условиях при просмотре видеозапи­си, выполненной в необходимых местах УДС на стационарных постах. Данные о пунктах отправления и пунктах назначения, между кото­рыми осуществляются перевозки, а также другие важные характеристи­ки перевозок могут быть получены на стационарном посту путем опроса водителей. Результаты опроса заносят в протокол, который составляют по примерной форме 3.1.

Форма 3.1

Дата ___________ Начало ____________ Конец ____________

Сущность метода талонного обследования заключается в том, что на установленных контрольных постах водителям транспортных средств вручают талоны (карточки), которые затем в определенных пунктах собирают. Размещение постов выдачи сбора талонов определяют, ис­ходя из конкретной задачи исследования.

Талоны могут иметь различные форму и содержание (рис. 3.2). Для облегчения обработки данных обследования могут применять талоны разного цвета, например, для легковых автомобилей – синие талоны, для автобусов – белые и т. д. Обработка информации, внесенной в та­лон на посту выдачи и на посту сбора, позволяет не только получить данные об интенсивности и составе транспортных потоков по исследу­емым направлениям, но и рассчитать скорости сообщения.

Рис. 3.2. Примерная форма талона (а) и символы на них (б) для разных типов транспорт­ных средств

Рис. 3.3. Линейное размеще­ние контрольных постов на автомобильной дороге

Метод талонного обследования требует двукратной остановки каж­дого транспортного средства в зоне обследования, что при большом объеме движения представляет трудность и может вызвать заторы. По­этому, если при обследовании движения не ставится цель получить дан­ные о скорости сообщения, используют метод наклеивания ярлыков. В этом случае автомобили останавливают только один раз – на входном пункте. Здесь на ветровое стекло или кузов наклеивают ярлык, кото­рый по цвету, форме или символу соответствует данному входному пун­кту. На остальных постах в зоне обследования наблюдатели ориентиру­ются на ярлыки и фиксируют в своих протоколах число транспортных средств, проследовавших с каждого предыдущего пункта за установлен­ные периоды времени.

Протокол для этого обследования составляют по форме 3.2.

Форма 3.2

Контрольный пост ____________

Начало ____________ Окончание ________________

Время		Тип транспортного средства	От какого КП следует	Примечание
ч	мин

Форма 3.3

Протокол обследования движения

Дата__________ Контрольный пост ____________

Начало ____________ Окончание ________________

Регистрационный знак автомобиля записывают без буквенного обо­значения, поскольку совпадение цифр знака несущественно для обсле­дований такого рода. Вместо модели автомобиля может фиксироваться только тип автомобиля (легковой, грузовой, автобус, автопоезд). Вре­мя регистрируют с точностью до 1 мин.

Последовательное сопоставление записей в протоколах соседних постов по каждому автомобилю позволяет определить его маршрут и рассчитать время, а следовательно, и скорость сообщения.

Тип или модель автомобиля можно записывать в протоколе услов­ным обозначением, например, легковой – Л; автобус – А; грузовой – Г; автопоезд – П; мотоцикл – М. При обследовании методом записи ре­гистрационных знаков на постах наблюдения для сокращения трудоем­кости и повышения оперативности работы наблюдателей можно делать первичную регистрацию не в бланке протокола, а записью на диктофо­не. В этом случае протокол оформляют после проведения обследования и обработки звукозаписи в камеральных условиях.

Значительно более сложной и трудоемкой является задача исследо­вания корреспонденции в районе или целом городе. Здесь требуются прежде всего предварительная аналитическая работа над имеющимися результатами ранее проведенных обследований, а также собственные предварительные наблюдения. Это необходимо для правильного выбора пунктов наблюдения с тем, чтобы их было меньше. Вместе с тем иссле­дование должно дать объективную картину наиболее важных корреспон­денции, эффективность которых должна быть обеспечена средствами организации движения при дальнейшем проектировании. Следует заме­тить, что схема, аналогичная представленной на рис. 3.4, а, может при­меняться и при обследовании пешеходных маршрутов. Матрица при этом ограничивается данными об интенсивности пешеходных потоков.

На рис. 3.4, а посты наблюдения (обозначены римскими цифрами в кружках) расположены в характерных точках (фокусах притяжения транспортных потоков) крупного городского района. В матрице (рис. 3.4, б) представлена основная, полученная в результате обследо­вания, информация: в числителе – интенсивность транспортного по­тока N_a, авт/ч; в знаменателе – скорости сообщения v_c, км/ч, по глав­ным направлениям.

При определении числа наблюдателей, регистрирующих автомоби­ли, следует исходить из возможности одного наблюдателя зарегистри­ровать в течение 1 ч около 300 номеров при условии предоставления отдыха после каждого часа работы. Следует отметить, что метод записи регистрационных знаков может быть использован для измерения ско­рости или времени задержек и на коротком участке дороги, например, на отдельном перекрестке. В этом случае время можно измерять только на выходном посту КП-2 по секундомеру. Секундомер включают по ко­манде наблюдателя входного поста КП-1, который указывает регист­рационный знак автомобиля, и останавливают при проезде створа КП-2 данным автомобилем. Протокол ведется в этом случае только на КП-2. Команды передают с помощью радиотелефона.

Результаты изучения интенсивности движения обычно оформля­ют, помимо протокола, в виде картограмм (рис. 3.5). Мгновенные ско­рости транспортных средств можно определять при помощи секундо­мера, автоматических или полуавтоматических приборов. При этом измеряют время проезда автомобилем базового расстояния, отмеченного на дороге линиями или другими ориентирами. Базовое рассто­яние должно соответствовать уровню скоростей на данном участке. Обычное базовое расстояние при ручном измерении с помощью се­кундомера – 30–60 м. Результаты измерений группируют и обраба­тывают методами математической статистики, а графически оформ­ляют в виде кумулятивных кривых (рис. 3.6) или кривых распреде­ления (см. рис. 2.5).

Рис. 3.4. Обследование транспортных корреспонденции:

а – схема размещения контрольных постов (I–IV); б– матрица корреспонденции (чис­литель – интенсивность потока, авт/ч; знаменатель – средняя скорость сообщения, км/ч)

Рис. 3.5. Примеры оформления картограмм интенсивности транспортных потоков на пере­сечении дорог:

а – масштабная; б – условная

Протокол (форма 3.4) достаточно наглядно показывает сущность метода. Каждая строка протокола отражает наблюдения в течение 1 мин.

Наблюдатели должны подразделять все проходящие через пересечение транспортные средства на остановившиеся и движущиеся без останов­ки. Точность измерения продолжительности остановки обеспечивается тем, что 1-й наблюдатель ведет подсчет по 15-секундным периодам, фик­сируя в конце каждого периода число стоящих автомобилей.

Для достижения большей точности можно регистрировать эти на­блюдения через 10 или даже 5 с., однако в этом случае резко повышает­ся напряженность работы и, следовательно, увеличивается возможность ошибок.

Задача 2-го наблюдателя – подсчитывать только число остановив­шихся и проехавших без остановки автомобилей в каждую минуту, не обращая внимания на продолжительность остановок. Анализируя ре­зультаты данного исследования (см. форму 3.4), можно установить, что 56 автомобилей, задержанных в течение 5 мин, имели общий простой 104 периода по 15 с, т. е. 1560 с. Средняя задержка одного остановив­шегося автомобиля составила 28 с, а условная задержка каждого про­ехавшего через перекресток автомобиля – 17 с.

При исследованиях на многополосных магистралях для обеспече­ния точности желательно, чтобы каждая пара наблюдателей обслужи­вала одну полосу. По данным протоколов для каждой полосы составля­ют сводный протокол, содержащий обобщенные данные и окончатель­ные расчеты. При этих исследованиях также можно успешно приме­нять видеозапись.

Изучать движение на стацио­нарных постах можно сплошным или выборочным наблюдением. При сплошном наблюдении фиксиру­ют каждое транспортное средство, проходящее через контролируемое сечение в течение изучаемого пе­риода времени (например, суток). При отсутствии средств автомати­ческой регистрации исследуемых параметров сплошное наблюдение в местах интенсивного движения требует большого числа исполни­телей и больших материальных затрат. Чтобы более экономно рас­ходовать средства, можно изучать движение с относительно неболь­шим штатом наблюдателей, при­бегая к выборочному исследова­нию. При выборочном исследова­нии интенсивности движения транспортные средства регистрируют не непрерывно, а в отдельные периоды времени. Так, например, в течение каждого часа наблюдение ведут 15–20 мин, а затем получен­ные данные распространяют на весь час. Мгновенные скорости транс­портных средств, как правило, получают выборочным методом. Необ­ходимый объем выборки для получения требуемой точности может быть рассчитан в соответствии с данными, приведенными в подразделе 3.2.

Рис. 3.6. Кумулятивные кривые мгно­венных скоростей при свободных усло­виях движения на горизонтальном уча­стке (сплошные линии) и на подъеме (пунктирные линии): 1 – автопоезда; 2– грузовые автомо­били; 3 – легковые автомобили

Место наблюдения _____________

Дата________ Время__________

Время, ч, мин	Число остановившихся транспортных средств в перод, с (запись 1-го наблюдателя)				Число транспортных средств (запись 2-го наблюдателя)
	0-15	16-30	31-45	46-60	остановив­шихся	проехавших без остановок
12.05 12.06 12.07 12.08 12.09	0 4 9 1 5	2 0 16 4 0 0	7 0 14 9 0	9 3 6 13 2	11 6 18 17 4	6 14 0 0 17
Сумма	19	22	30	33	56	37

Изучение транспортных потоков с помощью подвижных средств. При исследовании движения на стационарном посту получаемая информа­ция относится только к данному сечению дороги. Для получения про­странственно-временной характеристики режимов движения по УДС приходится прибегать к подвижным средствам – ходовой лаборатории, иногда вертолету.

Широкое распространение получил метод исследования с помощью "плавающего" автомобиля, т. е. движущегося со скоростью, присущей основной массе транспортных средств в потоке. Типичным примером использования этого метода является исследование пространственной характеристики скорости на протяжении магистрали. Для обеспечения достоверных результатов при проведении исследования необходимы соответствующие навыки, чтобы "плавающий" автомобиль двигался в типичном для данного состояния транспортного потока режиме. Внеш­ним признаком правильности режима движения является примерное равенство числа автомобилей, обогнанных автомобилем-лаборатори­ей и обогнавших автомобиль-лабораторию. Поэтому во время иссле­дования необходимо вести учет обогнавших и обогнанных автомоби­лей. Распространенным методом такого исследования является непре­рывная автоматическая запись скорости на ленте или бумажном диске регистрирующего прибора. Во многих странах серийно выпускают са­мопишущие приборы-тахографы, записывающие режим движения на бумажном диске или ленте, предназначенные для контроля режимов эксплуатации автомобилей.

Рис. 3.7. Образец непрерывной автоматической записи скорости движения автомобиля-лаборатории в транспортном потоке на городской магистрали:

Δv – изменение скорости за время Δt

При отсутствии специального оснащения скорость и задержки мож­но фиксировать при помощи часов или секундомеров. При таком об­следовании время фиксируют либо через равные отрезки пути, опреде­ляемые по счетчику спидометра, либо в определенных пунктах иссле­дуемого маршрута, например, на перекрестках.

При изучении скорости сообщения на маршруте измеряют время движения и продолжительность каждой задержки (остановки) и запи­сывают ее причину. Счетчик пути спидометра автомобиля, используе­мого для наблюдения, должен быть предварительно проверен на авто­мобильной дороге по километровым столбам на протяжении 10–20 км пути.

Форма 3.5

Дата 13.03.2001 г. Маршрут Рынок – просп. Победы Рейс № 5

В некоторых случаях, если надо более детально проанализировать затраты времени на маршруте, можно отдельно выделить задержку при неподвижном состоянии и задержку при явно замедленном движении (скорость потока ниже 10 км/ч). В частности, для автобусов характер­ны затраты дополнительного времени на "подтягивание" к остановоч­ному пункту, когда он занят другим автобусом.

Чтобы получить достоверные усредненные данные, необходимо выполнить 8–12 заездов при каждом характерном состоянии условий движения. Конкретное число повторных заездов для исследования ско­рости сообщения должно быть определено в зависимости от размаха (пределов) варьирования этой скорости. Ориентировочно можно ука­зать, что если размах не превышает 9 км/ч, то достаточно восьми по­вторных заездов, если он достигает 12–13 км/ч, то число заездов долж­но быть доведено примерно до 12–15.

При движении автомобиля-лаборатории по исследуемому участку дороги наряду с другими наблюдениями можно подсчитать интенсив­ность движения транспортных средств N_a. Для этого надо отдельно под­считать в прямом и обратном направлениях число автомобилей: встреч­ных; обогнавших лабораторию; тех, которые обогнала лаборатория. Кроме того, необходимо знать время проезда исследуемого участка в каждом заезде.

Пример заполнения обобщающего протокола приведен в форме 3.6. В нем приняты следующие условные обозначения: N и S – соответ­ственно северное и южное направления; А, В и С – автомобили соот­ветственно встречные, обогнавшие лабораторию и те, которые обогна­ла лаборатория; T_N и T_S – средняя продолжительность заездов, мин, в соответствующем направлении; A_N, B_N, C_N и A_S, B_S,С_S, – средние зна­чения числа автомобилей в соответствующем направлении.

Интенсивность движения по направлениям:

При некоторых исследованиях наблюдатель может находиться не в специальном автомобиле-лаборатории, а непосредственно на транспортном средстве, выполняющем перевозку. Типичным примером яв­ляется изучение скорости сообщения и задержек на автобусных марш­рутах, когда наблюдатели фиксируют режим движения в реальных рей­сах, являясь пассажирами маршрутного автобуса.

В качестве примера рассмотрим обоснование необходимого объе­ма выборки при изучении мгновенной скорости движения в каком-либо сечении дороги. Первой задачей обоснования является принятие уров­ня доверительной вероятности (надежности), достаточного для реше­ния поставленной задачи. Обычно доверительная вероятность B_i при­нимается в пределах 0,9–0,999, причем низший предел используют при ориентировочных расчетах, а высший – при подготовке окончатель­ных рекомендаций.

Соответственно выбранному значению В_i, устанавливают показатель надежности t_i = f(B_i):

Диапазон доверительного интервала зависит от размаха значений наблюдаемого показателя и числа наблюдений. Доверительные грани­цы устанавливают исходя из значения функции t_i, которая и характе­ризует степень требуемой надежности исследуемого параметра. Это зна­чение t_i, (при нормальном распределении значений показателя, что ха­рактерно для большинства технических измерений) показывает число средних квадратических отклонений а, которые нужно отложить впра­во и влево от центра рассеивания (среднего значения) для того, чтобы обеспечить вероятность попадания B_i в полученный участок. Много­численными наблюдениями установлено, что для большинства прак­тических расчетов вполне достаточно, чтобы исследуемый показатель находился в пределах ±3 от среднего значения. Минимально необходимое число наблюдений

где Δ – точность измерений.

Предположим, что надо определить, число измерений мгновенной скорости. Предварительными замерами установлено, что м/с, a м/с; т. е. размах значений показателя м/с.

Следовательно, м/с. Задавшись точностью измерения скорости Δ = 0,5 м/с, получим минимально необходимое число изме­рений с учетом принятых значений B_i = 0,95 и t_i = 1,96: