МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЗАГОРУЙ ОЛЕГ ОЛЕКСІЙОВИЧ

УДК 656.13

ВПЛИВ ПАРКУВАННЯ ТРАНСПОРТУ НА ПРОПУСКНУ ЗДАТНІСТЬ ВУЛИЧНО-ДОРОЖНЬОЇ МЕРЕЖІ

Спеціальність 05.22.01 – транспортні системи

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному транспортному університеті (м. Київ) Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

ПОЛІЩУК Володимир Петрович

Національний транспортний університет

Міністерства освіти і науки України,

професор кафедри Транспортні системи та

маркетинг (м. Київ)

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

ДОЛЯ Віктор Костянтинович

Харківська національна академія міського

господарства Міністерства освіти і науки України,

завідувач кафедри Транспортні системи і логістика

кандидат технічних наук

ПОЛОЗЕНКО Павло Миколайович

Департамент державної автомобільної

інспекції Міністерства внутрішніх справ України,

начальник управління моніторингу зв’язків

з громадськістю та засобами масової інформації

Захист відбудеться “ 14 ” грудня 2007 року о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.059.02 при Національному транспортному університеті за адресою: вул.Суворова, 1, м.Київ 01010 зал засідань (ауд.333).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного транспортного університету за адресою: 01103, м. Київ, вул. Кіквідзе, 42.

Автореферат розісланий “ 13 ” листопада 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

кандидат технічних наук, доцент В.І. Каськів

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Значний ріст використання легкових автомобілів у містах та інших населених пунктах призводить до підвищення попиту на паркування транспортних засобів. Існуюча дорожня й вулична мережа в багатьох місцях не призначена для існуючого дорожнього руху, але і вона повинна використовуватись для паркування транспортних засобів.

Паркування автомобілів на проїзній частині, вздовж тротуару, є самим звичайним ділом. Це створює перешкоду для громадського транспорту, автомобілів, що доставляють товар, автомобілів спеціальних служб, прибиранню вулиць, вивезення снігу тощо. Паркування транспорту на проїзній частині вулиці погіршує видимість, знижує пропускну здатність вулиці, і призводить до створення аварійних ситуацій. Надзвичайно гостро постає проблема автомобільного паркування в центральних частинах міста. Недостатня ємність автомобільних стоянок не дає можливості забезпечити нормальне транспортне обслуговування жителів.

Однією з найбільш важливих характеристик є пропускна здатність вулично-дорожньої мережі. Щорічний збиток, нанесений затримками руху транспорту економіці (робочий час водіїв, пальне, знос матеріальної частини, затримки руху пішоходів) – дуже великий. Тому існуючі науково-технічні розробки в області підвищення пропускної здатності вулично-дорожньої мережі вимагають істотної доробки чи перегляду основних підходів у їх реалізації. Підвищення технічного рівня автомобільних доріг та удосконалення організації дорожнього руху, що, насамперед, залежить від науково-обґрунтованих рішень, прийнятих як на стадії проектування, так і в процесі будівництва й експлуатації доріг.

Вищезазначене обумовлює актуальність дослідження, що спрямоване на розробку й теоретичне обґрунтування нових, більш об’єктивних підходів до рішення проблеми підвищення пропускної здатності в районах інтенсивного паркування автомобілів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до „Державної програми забезпечення безпеки руху на автомобільних дорогах, вулицях міст, інших населених пунктів і залізничних переїздах на 2003-2007 роки”, ухваленої 29.01.2003 р. Розпорядженням Кабінету Міністрів України № 56-р; „Концепції сталого розвитку населених пунктів” (Постановою Верховної Ради України від 24.12.1999 № 1359-ХІV); програми „Організаційні та практичні заходи по розвитку та впровадженню новітніх технологій і технічних засобів в галузі забезпечення безпеки дорожнього руху в Україні „ЛАД-ІІІ” на період 2000- 2005 рр.” (схвалених Колегією МВС України); науково-дослідних робіт кафедри „Транспортні системи та маркетинг” Національного транспортного університету за темами: „Розробка раціональних систем організації і управління транспортним процесом. Удосконалення організації дорожнього руху” (РК 0102 u 005621); „Розробка принципів оптимізації управління дорожнім рухом на автомобільних дорогах”.

Мета і задачі досліджень. Метою дисертаційної роботи є підвищення пропускної здатності вулично-дорожньої мережі в районах інтенсивного паркування транспортних засобів.

Мета дисертаційного дослідження досягається на основі рішення наступних задач:

– обґрунтування впливу паркування транспорту вздовж проїзної частини на пропускну здатність вулиці;

– проведення статистичних досліджень структури стану і техніко-економічних параметрів мережі автомобільних стоянок (системи паркування);

– дослідження закономірностей зміни руху транспортних потоків у зоні впливу автомобільної стоянки, створення математичної моделі транспортної стоянки;

– розробка алгоритму формування системи паркування з використанням автомобільної стоянки як інженерно-планувального заходу організації дорожнього руху;

– розробка методики визначення кількості автомобільних стоянок, зміни пропускної здатності стоянки та вулиці;

– розробка методики визначення втрат часу та умов безпеки руху в районах інтенсивного паркування транспортних засобів.

Об’єкт дослідження. Об’єктом дисертаційного дослідження є мережа автомобільних стоянок та система паркування автомобілів на вулично-дорожній мережі міст.

Предмет дослідження. Предметом дисертаційного дослідження є характеристики автомобільних стоянок міст а також значення пропускної здатності в районах інтенсивного паркування транспортних засобів.

Методи дослідження. Дисертаційні дослідження виконувалися на основі вивчення та аналізу літературних джерел, наукових звітів, проектних та нормативних матеріалів по темі. При виконанні роботи використовувався апарат структурного аналізу, системного підходу, теорії імовірності та математичної статистики, теорії масового обслуговування.

Наукова новизна одержаних результатів. Полягає в розробці:

– принципів формування системи паркування з використанням автомобільної стоянки як інженерно-планувального заходу організації дорожнього руху;

– методики визначення потреби автомобільних стоянок для паркування транспортних засобів з використанням нових характеристик: транспортних районів та зон;

– методу визначення пропускної здатності стоянки і вулиці на основі взаємодії потоків паркування автомобілів і режиму руху автомобілів, що рухаються вулицею за умов забезпечення безпеки руху транспортних засобів в районах інтенсивного паркування.

Практичне значення отриманих результатів. Полягає в удосконаленні системи паркування з використанням автомобільної стоянки для паркування як інженерно-планувального заходу організації дорожнього руху. Результати досліджень доведено до практичних рекомендацій щодо визначення кількості автомобільних стоянок, пропускної здатності стоянок, втрат часу автомобілів у зоні впливу стоянок, умов безпеки руху транспортних засобів та пропускної здатності вулично-дорожньої мережі в районах інтенсивного паркування транспортних засобів. Розроблені методики передано для застосування до Центру безпеки дорожнього руху при Департаменті державної автомобільної інспекції МВС України, Управління Державної автомобільної інспекції ГУМВС України в місті Києві та у Національний транспортний університет для використання при підготовці фахівців зі спеціальності 8100.401 „Організація і регулювання дорожнього руху”.

Особистий внесок здобувача полягає в тому, що:

- обґрунтовано вплив паркування транспорту вздовж проїзної частини на пропускну здатність вулично-дорожньої мережі;

- розроблено алгоритм формування системи паркування транспортних засобів та створено математичну модель транспортної стоянки;

- запропоновано методику визначення кількості автомобільних стоянок для паркування транспортних засобів;

- запропоновано методику оцінки умов безпеки руху в районах інтенсивного паркування транспортних засобів та визначення втрат часу автомобілів у зоні впливу стоянок.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційного дослідження доповідалися:

– на 59-й, 60-й, 61-й, 62-й, 63-й наукових конференціях професорсько-викладацького складу і студентів Національного транспортного університету (м. Київ, НТУ);

– на міжнародній науково-практичній конференції „Забезпечення безпеки дорожнього руху на стадії проектування та експлуатації доріг” (15 вересня 2004 р., м. Київ, Державна служба автомобільних доріг України „УКРАВТОДОР”);

– на міжнародній науково-технічній конференції “Сучасні проблеми та перспективи розвитку дорожньо-будівельного комплексу України” (30 вересня – 1 жовтня 2004 р., м. Київ, Національний транспортний університет);

– на міжнародній науково-практичній конференції „Сучасні шляхи боротьби за безпеку дорожнього руху” (16 грудня 2004 р., м. Київ, Науково-дослідний центр безпеки дорожнього руху МВС України);

– на науково-практичному семінарі “Сучасне наукове забезпечення у сфері безпеки дорожнього руху” (17 березня 2005 року, м. Київ, Науково-дослідний центр безпеки дорожнього руху МВС України).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 7 статей у виданнях, що входять у перелік ВАК, з них 6 одноособові, 1 – у співавторстві; тези конференцій у виданні, що не входять у перелік ВАК, одноособові та у співавторстві.

Структура й обсяг роботи. Робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку літератури (167 найменувань, 32 з них на іноземних мовах), а також чотирьох додатків. Загальний обсяг – 149 сторінок, з них 119 основного тексту, який містить 29 рисунків та 16 таблиці, 18 сторінок додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету й намічено задачі її досягнення, наведено наукову новизну і практичне значення результатів, дані про апробації та публікації основних положень роботи.

У першому розділі проведено аналіз питань, пов’язаних із паркуванням транспортних засобів. Проаналізовано та порівняно статистичні дані дорожньо-транспортних подій в Україні, пов’язаних з паркуванням транспортних засобів з дорожньо-транспортними подіями інших держав.

Як елемент організації руху, паркування транспортних засобів справляє визначений формуючий вплив на режим руху автомобілів, що рухаються основною дорогою, і поширюється на ділянці, довжина якої перевищує протяжність території стоянки вздовж дороги. Зону її впливу можна характеризувати як ділянку основної дороги, у межах якої транспортний потік відчуває незручності, що викликані паркуванням транспортних засобів.

У центральній частині міст паркування вздовж вулиці є самою звичайною справою. Це створює перешкоду для громадського транспорту, автомобілів, що доставляють збіжжя, автомобілів спеціальних служб, прибиранню вулиць і вивезенню снігу тощо. Паркування легкових автомобілів у тротуарів знижує пропускну здатність вулиці на 20 – 40%, знижує середню швидкість руху транспортного потоку, що проходить в цих місцях, підвищує імовірність виникнення дорожньо-транспортних подій. Вплив автомобілів, що стоять, на пропускну здатність і інтенсивність руху дороги еквівалентний, таким чином, зменшенню ширини проїзної частини мінімум на 2,4 м. Крім того, великі стоянки автомобілів стають причиною порушення нормальних умов руху на сусідній смузі руху через автомобілі, що від’їжджають зі стоянки чи стають на неї.

Щорічний збиток, нанесений затримками руху транспорту економіці (пальне, знос матеріальної частини, затримки руху пішоходів) дуже великий.

Виходячи з цього, виникає необхідність у дослідженні пропускної здатності міських вулиць і доріг, залежності пропускної здатності від паркування транспортних засобів вздовж проїзної частини.

Питанням визначення пропускної здатності присвячені роботи Б.Б. Анохіна, О.В. Андрєєва, В.Ф. Бобкова, А.П. Васильєва, Д. Дрю, Р. Шаара, Я.А. Калужського, Н.Ф. Хорошилова, Я.В. Хом’яка, Ю.С. Крилова, Ф. Хейта, В.В. Сільянова, Е.М. Лобанова, Ю.М. Сітнікова, Л.Н. Сапегіна, А. Міллера, Я.И. Середяка, М.М. Макаренка, В.П. Поліщука, О.В. Красильникової, О.Т. Ланового, О.А. Білятинського, А.Т. Пальчика, В.М. Богаченко, Б. Гріншільдса, Н. Грінберга, Т. Метсона, Р. Андерсона, Д. Мартіна та інших вчених.

Перші залежності визначення практичної пропускної здатності теоретичним шляхом були отримані проф. А.К. Бируля, який розглянув деякі схеми взаємодії автомобілів у транспортному потоці. Проф. М.С. Фішельсоном була запропонована залежність для визначення пропускної здатності смуги руху в умовах безперервного руху однорідного за складом транспортного потоку автомобілів на горизонтальній ділянці дороги. Для оцінки пропускної здатності можна використовувати також і гідродинамічну модель, яка дає загальну оцінку стану транспортного потоку.

Оцінюючи величину пропускної здатності, ми характеризуємо один зі станів системи “Дорожні умови – Транспортні потоки”. На величину пропускної здатності впливає велика кількість факторів. Усі вони взаємозалежні і являють собою характеристики системи “Дорожні умови – Транспортні потоки”. Їхня взаємодія і формує величину пропускної здатності.

В даний час у зв’язку з необхідністю більш ефективного використання земельних площ, у містах намітилася тенденція до будівництва комплексних гаражів. Паркування автомобілів на дорогах загального користування або на вулицях центральної частини міста стає все більш складним.

Такі важливі питання, з точки зору забезпечення безпеки і зручності руху, як вибір параметрів розміщення стоянок відносно дороги, визначення раціональної площі стоянки автомобілів чіткого обґрунтування поки що не мають. Також існує ряд неясностей у виборі розрахункових параметрів планування стоянок автомобілів.

Поданий у першому розділі аналіз досліджень дозволив сформулювати мету та задачі даної роботи.

У другому розділі проведено дослідження зміни пропускної здатності дороги з урахуванням постановки автомобілів на проїзній частині та тротуарі, умов руху автомобілів у місцях концентрації автомобільного паркування.

Розташування транспортних засобів на тротуарі регулюється за допомогою значення lзаз, яке залежить від інтенсивності руху пішоходів. В загальному вигляді це можна записати:

, (1)

(2)

Відстань від краю автомобіля до забудови визначаємо за формулою:

(3)

де bn – ширина однієї смуги руху пішоходів, м;

Np – розрахункова величина пішохідного потоку на шляху, що розглядається, чол./год;

р – пропускна здатність однієї смуги руху пішоходів, чол./год.

Теоретична пропускна здатність проїзної частини є функцією швидкості A =f() (за динамічною моделлю):

, (4)

де А – пропускна здатність;

– швидкість руху автомобіля, км/год;

l – середня довжина автомобіля, м;

– кількість смуг руху:

, (5)

де і – коефіцієнт використання пропускної здатності смуги руху, значення якого складає: для першої вільної смуги – 1, для другої – 0,85, для наступних – 0,5.

Розглядаючи питання впливу транспорту, що стоїть вздовж проїзної частини вулиці, на пропускну здатність, доцільно розбити рішення на основні етапи:

1 етап. Дослідження пропускної здатності вулиці, при безперервному паркуванні автомобілів на проїзній частині: –

коли автомобілі розташовані вздовж проїзної частини, то пропускна здатність буде:

, (6)

де V – швидкість, з якою автомобілі вливаються у загальний потік з тротуару, км/год;

В – коефіцієнт зменшення проїзної частини, м.–

коли автомобілі розташовані під кутом, то пропускна здатність буде змінюватись за рахунок зміни (В):

(7)

де b – ширина автомобіля, м;

l0 – довжина автомобіля, м;

m – ширина проїзної частини, м.

2 етап. Дослідження пропускної здатності вулиці при паркуванні автомобілів на проїзної частині та на тротуарі:–

паркування автомобілів вздовж проїзної частини та на тротуарі:

, (8)

де G – кількість автомобілів, які в’їжджають та виїжджають з тротуару.–

при паркуванні автомобілів під кутом до проїзної частини та на тротуарі пропускна здатність буде змінюватись за рахунок зміни (В).

3 етап. Пропускна здатності при паркуванні автомобілів на тротуарі буде мати вигляд:

. (9)

При наявності на вулиці автомобілів, що стоять вздовж проїзної частини, доводиться уповільнювати потік транспортних засобів для здійснення маневру автомобілями, які в’їжджають та виїжджають з місць паркування.

Для проведення аналізу режиму руху автомобілів у зоні впливу стоянки необхідно розглянути особливості руху основного потоку автомобілів, його поділу по напрямках, характер виконання маневрів з’їзду і виїзду. У зв’язку з цим розроблена модель взаємодії потоків автомобілів у зоні впливу стоянки.

Структуру і розмір зони впливу стоянки визначають основні фактори, що змінюють транспортний потік: в’їзд, виїзд зі стоянки, територія стоянки, що безпосередньо примикає до проїзної частини основної дороги. Внаслідок чого, у загальному вигляді, епюра зміни швидкості руху перерахованих груп автомобілів у зоні впливу пришляхового спорудження має вид, представлений на рис. 1.

Рис. 1. Зміна швидкості руху автомобілів у зоні впливу стоянки

Лінії 1 і 2 характеризують заїзний і виїзний рух з території стоянки автомобілів. Маневр з’їзду складається з наступних ділянок: 1 – початкового гальмування у межах проїзної частини основної дороги; 1" – подальшого зниження швидкості при русі на перехідно-швидкісній смузі гальмування; 1" – руху на кривій з’їзду і території стоянки до повної зупинки. Відповідно маневр виїзду включає рух на кривій з’їзду (2"), на перехідно-швидкісній смузі розгону (2') і подальше збільшення швидкості у межах проїзної частини основної дороги (2). Лінія 3 показує зміну швидкості автомобілів транзитного потоку, рух яких відбувається під впливом автомобілів, що заїжджають і виїжджають. Лінія 4 відповідає руху автомобілів, вільних від впливу транспорту, що з’їжджає і виїжджає у межах зони впливу стоянки L , що складається з:

, (10)

де – початкова і кінцева ділянки гальмування і розгону;

– проміжна ділянка.

У якості моделей, що описують зміну середньої швидкості транзитних автомобілів від відстані для ділянок зони впливу ( L) прийняті:

лінійна (V = a0 + a1l) і парабола (V = a0 + a1l +a2l2),

де l відстань, м;

V швидкість, км/год;

a0, a1, a2 – коефіцієнти моделі.

Коефіцієнти a0, a1, a2 для моделей V = f(l) визначаються за методом найменших квадратів, тобто зважувалися системи рівнянь:

для лінійної моделі:

; (11)

для параболи:

, (12)

де li Vi – значення відстані в середині інтервалу і відповідне йому значення швидкості.

За визначенням, швидкість можна представити у вигляді:

, (13)

звідки , інтегруючи дані рівняння за інтервалом l1, l2 – одержуємо час руху за інтервалом шляху (l1 - l2):

, (14)

де l1, l2 початок і кінець розглянутого інтервалу;

V(l) – функція, що описує зміну швидкості на інтервалі (l1, l2).

За відомими епюрами швидкості руху складається рівняння зміни швидкості:

. (15)

Рішення цього рівняння дає значення швидкості як функцію часу:

, (16)

де V0 початкова швидкість руху.

Тому час, необхідний для зміни швидкості від V0, до V, визначається як

(17)

звідки середні втрати часу одного автомобіля будуть:

, (18)

де ;

ln – відстань, на якій реалізується зміна швидкості

Ситуація, при якій виникають зазначені втрати часу, в даному випадку аналогічна перетинанням доріг і характеризується наступними умовами: існуванням у зоні впливу групи чи пачки взаємозалежних автомобілів; наявністю в групі, принаймні, одного автомобіля, що знижує швидкість для виконання маневру з’їзду; розміщенням автомобілів у групі – автомобіль, що з’їжджає, не повинен бути останнім у групі. Імовірність сукупності цих умов дорівнює добутку імовірностей, тобто:

, (19)

де Ру – імовірність виникнення ситуації, при якій здійснюється зниження швидкості руху потоку прямого напрямку;

Рc (n=1) імовірність появи в потоці одиночного автомобіля;

імовірність наявності в загальному потоці з інтенсивністю (N + N1), автомобілів правоповоротного потоку, інтенсивністю N1;

0,5 імовірність того, що автомобіль, який з’їжджає, не останній у групі.

Виходячи з цього, загальні втрати часу автомобілів у зоні впливу стоянки визначаються за формулою:

, (20)

де Ру – імовірність повороту (19);

– зміна щільності потоку в залежності від зміни швидкості від Vн. до Vn..;

t – середні втрати часу одного автомобіля транзитного потоку у зоні впливу в’їзду;

N – інтенсивність руху основного потоку;

l – інтервал, на якому відбувається зниження швидкості автомобілем, що з’їжджає, у межах проїзної частини дороги.

Для врахування процентного складу транспортного потоку загальні втрати часу підраховуються за формулою:

, (21)

де р – відсоток вантажних автомобілів у потоці;

Т1 – загальні втрати часу вантажних автомобілів;

Т2 – загальні втрати часу легкових автомобілів.

Значення Т1 і Т2 визначають за формулою (20).

У третьму розділі отримано ряд залежностей, які дозволяють визначати рацональні параметри розміщення автомобільних стоянок.

Число водіїв, що скористувалися послугами автомобільної стоянки (U1) час її роботи можна визначити за формулою:

, вод./год (22)

де m – число місць на стоянці;

Т – час роботи стоянки;

– коефіцієнт обертання одиниці місткості стоянки;

– коефіцієнт нерівномірності завантаження стоянки за час її роботи.

Повне значення часу обслуговування на автомобільній стоянці (t1) складається з:

, (23)

де – середні витрати часу однією людиною в місці відвідування, хв.;

tn – час підходу від місця стоянки автомобіля до дверей приміщення, хв.;

L – відстань від стоянки до дверей приміщення, м;

– середня швидкість руху пішохода, м/хв.

Важливе значення для організації паркування має величина середньої відстані, яку проходить водій пішки від місця паркування автомобіля до місця розташування мети поїздки (“середня відстань”).

Коефіцієнт нерівномірності завантаження стоянки () визначається на основі даних її роботи протягом дня за формулою:

, (24)

де – сума погодинного завантаження стоянки протягом дня періоду роботи (з 1-ї до n-ї години).

У табл. 1 приведені значення коефіцієнта () і (), які встановлені в результаті спостережень за режимом експлуатації стоянки у підприємств.

Недостатня кількість місць для автомобілів, що стоять в пунктах скупчення власників транспортних засобів, об’єднаних спільними інтересами, стає все більш гострою та загальною проблемою і примушує по-новому подивитись на проблему паркування автомобілів.

Таблиця 1

Результати спостережень за режимом експлуатації

стоянки у підприємств

Назва підприємств | Коефіцієнти

Кафе, їдальня

Ресторан

Закусочна

Підприємства тривалого відвідування | 3,0

0,8

4,0

0,1 | 0,6

0,5

0,7

1,0 |

Для усунення стоянки автомобілів, що розміщені в один ряд на проїзній частині вздовж тротуару, альтернативою може бути використання автомобільної стоянки для паркування як інженерно-планувального заходу організації дорожнього руху. Доцільно буде розбити рішення проблеми на основні етапи:

І етап: визначення “транспортних районів” – це обмежена ділянка вулично-дорожньої мережі міста, де транспортна ситуація склалася таким чином, що введення стоянок, як заходу організації дорожнього руху, необхідне та виправдане з соціально-економічної точки зору.

Математична модель визначення “транспортного району” у загальному вигляді може бути записана

, (25)

де Nc – сумарна інтенсивність руху на основних магістралях району у годину “пік”

Vc – середня швидкість руху транспортних потоків, що рухаються на магістралях району

Z – коефіцієнт завантаження рухом магістральної мережі району.

У результаті для конкретного району одержуємо якусь “усереднену стоянку”. Для її вибору можна використати такі критерії–

кількість місць тяжіння транспортних засобів (nт)–

середня відстань між місцями тяжіння транспортних засобів (lсер) або “умовна щільність районів”, як відношення кількості місць тяжіння до загальної площі району (F)

; (26)–

коефіцієнт завантаження дороги рухом (Z).

Таким чином, потрібно оптимізувати функцію

. (27)

Використовуючи математичний апарат теорії масового обслуговування, визначимо кількість стоянок, що необхідні для обслуговування “транспортного району” та основні параметри обслуговування, яким вони повинні задовольняти

, (28)

де nc – середня кількість стоянок, необхідних для “транспортного району”

N – інтенсивність руху транспортних потоків (середнє значення за годину “пік”)

P – середнє значення пропускної здатності вулично-дорожньої мережі

Z – коефіцієнт завантаження рухом

m – кількість смуг руху (середнє значення)

P(O) – імовірність наявності на стоянці вільних місць (задаємо, виходячи з того, який рівень комфортності потрібний).

Середній час знаходження автомобіля на стоянці (час паркування) можна визначити за формулою

, (29)

а ефективність функціонування стоянки можна визначити за формулою

, (30)

де t0 – середнє значення чекання водіями вільного місця на стоянці (при цьому необхідно прагнути, щоб t0 дорівнювало 0).

Щоб поєднати один або декілька центрів концентрації автомобільного транспорту розділимо “транспортного району” на зони. “Транспортні зони” – це частина транспортного району, що має один або декілька центрів концентрації автомобільного транспорту.

Для визначення характеру “зони” використовуємо такі критерії–

зміна інтенсивності руху автомобілів протягом доби (N (t))–

середня тривалість знаходження автомобілів на стоянці (час паркування tс).

За допомогою першого критерію можна зробити таку класифікацію “транспортних зон”–

зони сталого типу–

однопікові–

двопікові–

реверсивні–

змішані.

На основі другого критерію “транспортні зони” можна класифікувати на такі типи–

тип 1-й – основна маса автомобілів не затримується у зоні більше однієї години;–

тип 2-й – основна маса автомобілів знаходиться у зоні від 8 до 10 годин;–

тип 3-й – змішаний (через велику різницю в часі паркування всієї маси автомобілів).

Кожне місце на стоянці є каналом обслуговування, а автомобільна стоянка – системою в цілому. Таким чином, використовуючи систему стоянок як інженерно-планувальний захід організації дорожнього руху і задаючи різні стартові умови, можна забезпечити різні зручності руху. За стартові умови можна прийняти–

середню кількість зайнятих місць на стоянці (nз)–

середню відстань від місця паркування до цілі руху водія (l0).

Рішення проблеми паркування можливе двома способами:

1) спосіб „знизу вгору”: задавши необхідні значення і йдучи по ланцюжку „транспортна зона” (параметри, межі) – „транспортний район” (параметри, межі);

2) спосіб „з верху до низу”: по ланцюжку „транспортний район” (межі, параметри) – „транспортна зона” (межі, параметри) – місце паркування.

Встановлено, що потік автомобілів, що прибувають на стоянку біля тротуару відноситься до класу найпростіших потоків, у яких імовірність надходження P дорівнює k автомобілів у проміжок часу t дорівнює Pt (k) і визначається функцією Пуассона (закон поступання основного потоку):

, (31)

де t – середнє число автомобілів, що прибувають на стоянку в одиницю часу, авто/хв.

У цілому ряді робіт, присвячених теорії масового обслуговування, доведено, що якщо потік вимог на обслуговування діє за законом Пуассона, а час їхнього обслуговування діє за показовим законом, то в цьому випадку процес обслуговування належить до класу дискретних марковських випадкових процесів з безупинним часом. Система диференційно-різницевих рівнянь, що описують ці процеси (точніше кажучи – імовірності станів системи), є класичною, називається системою рівнянь Ерланга і має наступний вид:

, (32)

де p0 (t) – імовірність того, що вся стоянка вільна;

pk (t) – імовірність того, що зайнято k місць на стоянці;

pn (t) – імовірність того, що зайнято всі n місць стоянки;

– параметр потоку автомобілів, які прибувають на стоянку;

– параметри обслуговування, величина обернена середній тривалості паркування.

Звичайно, використовуючи ряд перетворень цієї системи рівнянь і, зокрема, заміняючи відношення величин / = , оперують остаточною формулою закону імовірностей станів (закон Ерланга) (закон поступання на стоянку):

, (33)

де – число автомобілів, які поступають на стоянку за певний проміжок часу;

– сумарна кількість автомобілів, які поступають на стоянку за певний проміжок часу;

P(k,) і R(k,) –табличні функції Пуассоновского розподілу.

Слід зазначити, що характеризує завантаження стоянки і має наступний фізичний зміст: вона дорівнює середньому числу автомобілів, що прибувають на стоянку протягом середньої тривалості паркування.

Середнє число зайнятих місць на стоянці:

, (34)

де R(n-1 ) і R(n, ) – табличні функції Пуассоновского розподілу.

Абсолютна пропускна здатність стоянки буде мати вигляд:

, (35)

де – середня тривалість паркування, хв.

Середній час відсутності вільного місця (затримка):

. (36)

Взагалі в залежності від поставленої мети, може бути запропоновано досить багато способів опису і виміру масштабів діяльності в області організації паркування транспортних засобів.

Для оцінки впливу паркування на безпеку руху були зібрані дані про види і кількість звітних дорожньо-транспортних подій на дорогах за 5 років. Для забезпечення порівняння отриманих результатів у якості оцінного використовувався показник відносної аварійності (К):

, (37)

де z середня кількість подій, зареєстрованих у зоні впливу стоянок за рік;

N інтенсивність руху транзитних автомобілів основною дорогою, авто/добу;

N1 інтенсивність руху автомобілів на підїздах до стоянки, авто/добу;

k – коефіцієнт річної нерівномірності руху;

25 – коефіцієнт, що враховує середню кількість робочих днів на місяць, протягом яких завантаження доріг різко перевищує завантаження у неробочі дні.

Інтенсивність руху на підїздах до стоянки (N1) являє собою кількість автомобілів, що побували на території стоянки за добу і визначається як:

, (38)

де U1 – число водіїв які скористувались послугами стоянки за добовий період її роботи визначається за формулою 22);

аn – середнє число людей в одному автомобілі з урахуванням складу потоку.

Як свідчать отримані дані, ділянки доріг у районі інтенсивного паркування транспортних засобів можна розділити на ступені: “дуже небезпечні” (К > 12); “небезпечні” (6 < К < 12); „малонебезпечні” (3 < К 8); “безпечні” (К < 3).

Основна частина ДТП пов’язаних із стоянкою транспортних засобів, відбувається в результаті помилок водіїв (рис. 3): наїзд на транспортний засіб, що стоїть (20,1 %), наїзд на пішохода, який вийшов із-за транспортного засобу, що стоїть (65,5 %), зіткнення під час об’їзду транспортного засобу, що стоїть (12,6 %), порушення правил зупинки і стоянки (1,9%).

Рис. 3. Діаграма кількості і видів ДТП в районі інтенсивного паркування транспортних засобів.

У четвертому розділі побудовано загальну схему формування системи паркування з використанням автомобільних стоянок як інженерно-планувального заходу організації дорожнього руху (рис. 4). Наведено практичні рекомендації щодо застосування методики визначення необхідної кількості автомобільних стоянок, пропускної здатності стоянок та вулиць у районах інтенсивного паркування транспортних засобів.

Рис. 4. Схема формування системи паркування транспортних засобів

Наведено приклади застосування результатів проведення дослідження для таких випадків:–

визначення втрат часу автомобілів у зоні впливу стоянок при зміні швидкості руху з використанням умов руху автомобілів, значень зміни пропускної здатності:–

визначення умов безпеки руху у районі інтенсивного паркування транспортних засобів з використанням характеристик руху потоків автомобілів у зоні впливу стоянок для.

Створено теоретичну модель руху потоків автомобілів у зоні впливу стоянок.

ВИСНОВКИ

1. Аналіз мережі автомобільних стоянок показав, що паркування транспортних засобів повздовж тротуарів справляє визначений формуючий вплив на режим руху автомобілів: погіршує видимість, знижує пропускну здатність вулиці на 20 – 40%, знижує середню швидкість руху транспортного потоку на 40 – 60%, підвищує імовірність виникнення дорожньо-транспортних подій.

2. Проведеними дослідженнями структури стану і техніко-економічних параметрів мережі автомобільних стоянок (системи паркування) встановлено, що існуюча мережа за своїми комплексними і якісними показниками не відповідає потребам учасників дорожнього руху. Основними недоліками є: невідповідність попиту місткості (кількість місць паркування), нераціональне розміщення, зручності під’їзду і виїзду.

3. У зоні впливу автомобільної стоянки спостерігається закономірність зміни умов руху транспортного потоку за рахунок автомобілів, що здійснюють з’їзд на стоянку а також виїзд зі стоянки. Це приводить до зміни швидкості руху, при в’їзді у зону впливу стоянки швидкість знижується, а при виїзді – збільшується; знижується також пропускна здатність вулиці.

4. Розроблено алгоритм формування системи паркування транспортних засобів з використанням автомобільної стоянки, як інженерно-планувального заходу організації дорожнього руху, який обумовлений визначенням потреби у стоянках для “транспортного району”, середнього часу знаходження автомобіля на стоянці (час паркування), середнього значення чекання водіями вільного місця на стоянці і дає змогу максимально звільнити проїжджу частину вулиці від транспорту, що стоїть. Таким чином, використовуючи систему стоянок як інженерно-планувального заходу організації дорожнього руху і задаючи різні стартові умови, можна забезпечити різні зручності руху.

5. На основі розробленого алгоритму формування системи паркування розроблено методику визначення кількості автомобільних стоянок та зміни їх пропускної здатності, а також зміну пропускної здатності вулиці в залежності від кількості автомобільних стоянок для “транспортного району”, “транспортної зони”.

6. Алгоритм визначення зміни пропускної здатності вулиці дає можливість визначити втрати часу Т. Дослідження залежності пропускної здатності від швидкості дозволили оцінити втрати часу автомобільним транспортом у різних умовах руху при різних інтенсивностях руху і розробити методику визначення втрат часу. Розроблена методика визначення умов безпеки руху транспортних засобів у районах інтенсивного паркування транспорту дозволить оцінити ділянку дороги, яка розглядається за ступенем небезпеки: дуже небезпечна, небезпечна, малонебезпечна, безпечна.

ПЕРЕЛІК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Загоруй О.О. Використання автомобільної стоянки для паркування як інженерно-планувального заходу організації дорожнього руху // Безпека дорожнього руху України. – 2006. – № 1-2(21). – С. 56–57.

2. Загоруй О.О. До питання про вплив паркування на пропускну здатність вулично-дорожньої мережі // Безпека дорожнього руху України. – 2003. – № 1-2(15). – С. 36–38.

3. Загоруй О.О. Зміна пропускної здатності вулиці через інтенсивності обороту вуличної стоянки // Безпека дорожнього руху України. – 2004. – № 3(18). – С. 69–71.

4. Загоруй О.О. Контролювання паркування транспорту на вулично-дорожній мережі міста // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. – К.: НТУ, 2004. – Вип. 71. – С. 16–19.

5. Загоруй О.О. Один з підходів до вирішення питання про паркування транспорту // Безпека дорожнього руху України. – 2003. – № 3-4(16). – С. 50–54.

6. Загоруй О.О. Характеристики і основні залежності паркування транспортних засобів // Безпека дорожнього руху України. – 2005. – № 1-2(20). – С. 60–65.

7. Поліщук В.П., Загоруй О.О. До питання щодо паркування автомобілів // Коммунальное хозяйство городов. – К.: Техніка, 2004. – Вып. 58. – С. 175–180.

АНОТАЦІЯ

Загоруй О.О. Вплив паркування транспорту на пропускну здатність вулично-дорожньої мережі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.01 – транспортні системи. – Національний транспортний університет, Київ, 2007.

За результатами досліджень встановлені особливості використання легкових індивідуальних автомобілів в містах. Аналіз мережі автомобільних стоянок показав, що паркування транспортних засобів біля тротуарів погіршує видимість, знижує пропускну здатність вулиці, підвищує імовірність виникнення дорожньо-транспортних подій.

У роботі розроблено методику формування процесу паркування з використанням автомобільної стоянки, як інженерно-планувального заходу організації дорожнього руху, що дає змогу максимально звільнити проїзну частину вулиці від транспорту, що стоїть.

На основі результатів досліджень характеристик руху потоків автомобілів у зоні впливу стоянок запропоновано методику визначення умов безпеки руху транзитних автомобілів, при зміні руху автомобілів, що заїжджають та виїжджають з автомобільної стоянки. Сформульовано принцип визначення втрат часу автомобілів у зоні впливу стоянок при зміні швидкості руху автомобілів та пропускної здатності вулиці.

Ключові слова: автомобілізація, стоянка, паркування, пропускна здатність вулиці, вулична стоянка, проїзна частина, дорожньо-транспортна подія, безпека дорожнього руху, математична модель.

АННОТАЦИЯ

Загоруй О.А. Влияние парковки транспорта на пропускную способность улично-дорожной сети. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.01 – транспортные системы. – Национальный транспортный университет, Киев, 2007.

В работе разработана методика формирования процесса парковки с использованием автомобильной стоянки как инженерно-планировочного мероприятия организации дорожного движения. Что дает возможность максимально освободить проезжую часть улицы от стоящего транспорта.

Стоянка автомобилей является одной с причин снижения пропускной способности улицы, снижения средней скорости движения транспортного потока, повышения вероятности возникновения ДТП. Влияние стоянки на режимы движения транзитных автомобилей выражается в снижении их скорости и изменении траектории движения, обусловленных как наличием стоянки, так и заезжающими, выезжающими автомобилями. Потери времени, которые при этом возникают, это тот объективный фактор, что определяет выбор оптимальных проектных решений по организации движения автомобилей в зоне влияния стоянки.

Взаимодействие потоков автомобилей в зоне влияния автомобильной стоянки анализирует режим движения автомобилей в зонах влияния стоянок центральной части города. Величина пропускной способности автомобильной стоянки характеризирует меру использования ее площади, меру оценки эффективности ее работы, влияние на пропускную способность улицы и измеряется количеством автомобилей, которые могли бы припарковаться на стоянке на протяжении определенного времени.

По результатам проведенных исследований было установлено зависимость пропускной способности, скорости и состава транспортного потока. Сравнение зависимостей пропускной способности от скорости полученных непосредственно измерением и построением по зависимости интенсивности от скорости для взаимодействия автомобилей дало возможность проанализировать разницу в форме и относительном размещении кривых полученных двумя разными методами и обнаружить причины снижения пропускной способности улицы с разными условиями движения. Алгоритм определения изменения пропускной способности дал возможность определить потери времени.

Проведенными исследованиями зависимости пропускной способности от скорости оценено потери времени автомобильным транспортом в разных условиях движения при разных интенсивностях движения.

Исследования показали, что пропускная способность улицы изменяется от выбранного способа постановки автомобиля на уличной стоянке, так как изменяется ширина проезжей части, маневрирование автомобилей при въезде и выезде с места парковки, скорость движения.

Разработано методику определения потерь времени автомобилей в зоне влияния стоянок. В основе предложенной методики лежит использование взаимосвязи пропускной способности улицы, скорости и состава транспортного потока для разных условий.

Использование характеристик движения потоков автомобилей в зоне влияния стоянок дало возможность разработать и предложить методику определения условий безопасности движения транзитных автомобилей при изменением движения автомобилей, которые заезжают и выезжают с автомобильной стоянки.

Ключевые слова: автомобилизация, стоянка, парковка, пропускная способность улицы, уличная стоянка, проезжая часть, дорожно-транспортное происшествие, безопасность дорожного движения, математическая модель.

ANNOTATION

Zahoruy O.O. Influence of transport parking on the capacity of street and road network. – Manuscript.

Dissertation for gaining the scientific degree of the candidate of technical sciences on speciality 05.22.01 – transport systems. – National Transport University, Kyiv, 2007.

According to results of the researches the special features of individual motor cars` use in the cities were determined. Analysis of the network of parking lots shows that the parking of transport vehicles nearby the pavements causes worsening the visibility and lowing the capacity of the street, increasing the probability of traffic accidents.

In this work it was elaborated the technique of organisation of the process of parking with the use of parking lot as engineering and planning measure on organisation the proper road traffic that enables to release maximally the roadway from the transport that stays.

According to results of researches of characteristics of vehicles` flow in area of parking influence the technique for determination of conditions for safe movement of transit vehicles that come in and go out the parking lot has been worked out. The principle of determination of loss of time of cars in the zone of parking lots` influence in the process of changing the speed of vehicular traffic and the capacity of the street.

Keywords: automobilization, parking lot, parking, capacity of the street, street parking lot, roadway, traffic accident, traffic safety, mathematical model.