Пропускная способность автомобильных дорог

Пропускная способность одной полосы движения, т. е. то максимальное количество единиц подвижного состава, которое может проследовать по дороге, при движении с расчетной скоростью в одном направлении за определенный период времени, например один час, определяется исходя из следующих данных:

V - заданная техническая скорость движения автомобилей, км/час;

 х  - среднее расстояние  (габаритная длина),   занимаемая одним автомобилем (автопоездом), м;
   -  интервал (промежуток времени) между следующими один за другим автомобилями, час. Приэтих показателях в течение 1 часа по дороге может быть пропущено N автомобилей (искомая пропускная способность),   следующих друг за другом с интервалом I час   Nt = 1 час,
откуда , где коэффициент 1000 введен в числитель с целью обеспечить единство измерителей (поскольку скорость учитывается в км/час, а расстояния - в м)

Строительство дорожной инфраструктуры

Однако на этом вывод выражения пропускной способности не заканчивается, так как величина  х должна быть расшифрована и представлена как функция скорости V.

Величина хможет быть представлена как сумма следующих трех элементов (рис. 5)

, где l₁ - средняя габаритная длина единицы подвижного состава; l₂ -расстояние, проходимое автомобилем с установившейся скоростью за время так называемой реакции шофера (т. е. до момента осознания необходимости торможения); l₃  - дистанция торможения.

Величина l₁ постоянная, а l₂ и l₃ - переменные, функционально зависящие от величины расчетной скорости движения. Величина  l₂ представляет собой произведение

где  - продолжительность  реакции шофера  (обычно,    в  пределах  0,5-1,0 сек).

Так как величина l₂ должна быть получена в метрах, тогда как V берется в км/час, а  в секундах, то в последнюю формулу вводятся дополнительные коэффициенты и она принимает следующий вид:

    м

 где

М - масса автомобиля;

Q - вес автомобиля  (при условии,  что все его  колеса заторможены);

 - коэффициент сцепления колес автомобиля с поверхностью проезжей части дороги при движении «юзом» (коэффициент трения скольжения);

Значения  для сухой дороги 0,5 0,7; для обледеневшей - 0,1. Поскольку живая сила может быть выражена через величину веса автомобиля, то

где g = 9,81 м/сек²- ускорение силы тяжести.

После сокращения обеих частей уравнения на величину Q определяют l₃,   одновременно преобразуя скорость из м/сек в км/час

Подставляя  наиденные значения  в уравнение
получаем формулу для определения  пропускной способности одной полосы движения в окончательном виде:

При анализе функциональной зависимости величины пропускной способности от скорости движения видно, что в данном случае приходится иметь дело с кривой второго порядка (рис. 6). Отсюда следует, что при каком-то определенном значении скорости пропускная способность достигает максимума, после чего начинается ее уменьшение. Это происходит потому, что при дальнейшем увеличении V  возрастающая в квадратичной прогрессии и входящая в знаменатель дроби величина тормозной дистанции l₃  приобретает такие размеры, что общая величина дроби уменьшается, а следовательно, пропускная способность снижается.

От величины пропускной способности зависит количество полос движения, а следовательно, и ширина проезжей части дороги.