dr inż. Lech Michalski - Katedra Inżynierii Drogowej Politechniki Gdańskiej
PROBLEMY
FUNCJONOWANIA DROGI
I ICH OCENA W
PROJEKTOWANIU DRÓG
dr inż. Lech Michalski - Katedra Inżynierii Drogowej Politechniki Gdańskiej
PROBLEMY
FUNCJONOWANIA DROGI
I ICH OCENA W
PROJEKTOWANIU DRÓG
Zagadnienia
Warunki ruchu i przepustowość
drogi
Bezpieczeństwo ruchu drogowego
Oddziaływanie ruchu drogowego na
środowisko
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
2
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
3
Przepustowość dróg
Definicja przepustowości
Przepustowość teoretyczna
Metoda HCM
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
4
Największa liczba jednostek ruchu,
która może przejechać przez
przekrój poprzeczny drogi w
jednostce czasu
Przepustowość wyjściowa
Przepustowość projektowa
Przepustowość praktyczna
Przepustowość sprowadzona
Definicja przepustowości
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
5
Związek
prędkość – natężenie - gęstość
A
B C
D
E
F
N
kr
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
6
Przepustowość teoretyczna
Bezpieczny odstęp
l
b
= v
2
/2 (1/a
1
– 1/a
2
) + vt
r
+l
1
Przepustowość teoretyczna
C
t
= 3600v/l
b
V – prędkość
a
1
- opóźnienie 1 pojazdu
a
2
- opóźnienie 2 pojazdu
t
r
- czas reakcji
l
1
– długość 1 pojazdu
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
7
Metody
HCM 50, 65, 85, 2000
RAS Q
MADI
szwedzka
Polskie adaptacje
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
8
Założenia metody HCM
Poziom swobody ruchu
Krytyczne natężenie
Idealne warunki drogowo-ruchowe
Drogi dwupasowe
Drogi wielopasowe
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
9
Poziomy swobody ruchu
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
10
Miary warunków ruchu
Procent czasu blokowania pojazdów
Średnia prędkość jazdy
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
11
Idealne warunki drogowo-ruchowe
Prędkość projektowa
Szerokość pasów
Pobocza
Wyprzedzanie
Samochody osobowe
Struktura 50%/50%
Ruch niezakłócony
Teren płaski
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
12
Krytyczne natężenie ruchu
długich odcinków
Q
ki
= 2800 (Q/C)
i
f
k
f
p
f
c
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
13
Krytyczne natężenie ruchu
na wzniesieniach
Q
ki
= 2800 (Q/C) f
k
f
p
f
so
f
cw
dr inż. Lech Michalski - Katedra Inżynierii Drogowej Politechniki Gdańskiej
BEZPIECZEŃSTWO
RUCHU DROGOWEGO
Bezpieczeństwo ruchu drogowego
Definicje, wskaźniki
Czynniki wpływające na brd
Środki poprawy brd
dr inż. Lech Michalski - Podstawy Inżynierii Ruchu
15
Ryzyko na 100 mln osobokilometrów
samochód 1,1
prom 0,33
samolot 0,08
pociąg 0,04
Definicje
zdarzenie drogowe
ofiara ranna
ofiara zabita
kolizja
wypadek
Liczby i wskaźniki
Liczba wypadków, zabitych, rannych LW,
LZ, LR
Wskaźniki
LW, LZ, LR na 1000 mk
LW, LZ, LR na km
LW, LZ, LR na 1 mln pojkm
LW na 1 mlnTkm
LZ na 100 wypadków
Motoryzacja a wypadki
Lata
Udział różnych okoliczności – przyczyn
wypadków z uwzględnieniem różnych poziomów
oddziaływania
2
%
÷ 3%
65
%
÷
57
%
-
2
%
24
%
÷
27%
4
%
÷
6%
1
%
÷
3
%
1
%
28
%
÷
34
%
-
9
4
%
÷
9
5
%
-
8
%
÷
12%
d
wa
czynniki
t
rz
y
czynniki
d
wa
czynniki
p
oje
dyncze
˛
Czynniki jako p
rzyczyny
wypadku
Droga i otoczenie
Pojazd
Użytkownik
drogi
Całkowity procentowy udział każdego czynnika
Czynniki drogowe wpływające na brd
czynniki o charakterze urbanistycznym
rozwiązanie geometryczne drogi
rozwiązania skrzyżowań
węzły drogowe
rodzaj i stan cech powierzchniowych nawierzchni
organizacja ruchu i jej środki
inne czynniki
Typ przekroju a wskaźniki wypadków
Typ przekroju
Wskaźnik wypadków
1x4
6,75
1x3 z pasami skrętu w lewo
4,96
2x2
4.02
1x5 z pasami skrętu w lewo
4,01
Typ przekroju a % typów zdarzeń
czołowe
tylne
boczne
przeszko
dy
piesi
wypa-
dnięcie z
drogi
razem
2x2 A
2
25
8
5
4
47
91
2x2 E
7
25
14
5
6
30
89
2x2 N
5
15
24
14
25
16
97
1x2 E
16
16
25
4
8
29
88
1x2 N
20
11
29
4
11
20
94
Związek wypadki - promień
Wypadki a promień i szerokość
jezdni
Wypadki na łukach
Wskaźniki wypadków na łukach są 1,5 – 4
razy wyższe od wypadków na prostych
Skutki wypadków na łukach są wyższe.
25-30% wypadków śmiertelnych ma miejsce
na łukach
Około 60% wypadków na łukach to utrata
panowania i wypadnięcie poj. pojazdu z łuku
Wypadki mają miejsce zwłaszcza na końcach
łuków
Pochylenia drogi
Wypadki zdarzają się częściej na
pochyleniach niż na odcinkach poziomych.
Częstość wzrasta z wzrostem pochylenia,
około 1,6% na każdy procent pochylenia
Częstość i ciężkość wypadków są wyższe na
spadkach niż na wzniesieniach, z dużym
udziłem pajadów ciężarowych
Różnica wysokości poziomów jest lepszym
wskaźnikiem ryzyka niż procent pochylenia
Natężenie ruchu i jego struktura
Małe natężenie – swoboda wyboru prędkości
i wyprzedzania, osłabienie uwagi kierujących -
ciężkie wypadki, niewiele kolizji
Średnie natężenie – ograniczenie swobody
ruchu, wzrost uwagi kierujących, ważna rola
struktury rodzajowej ruchu wpływającej na
dyspersję prędkości – mniej wypadków i kolizji
Duże natężenie ruchu – maleje prędkość
i możliwość wyprzedzania - duża liczba kolizji,
wypadki „seryjne”
Czynniki wpływające na powstawanie
wypadków i ich skutki
bezpieczeństwo czynne pojazdu –
zespół cech zmniejszających
prawdopodobieństwo zdarzenia
drogowego
bezpieczeństwo bierne pojazdu –
urządzenia zmniejszające skutki
wypadku drogowego
stan techniczny pojazdu i jego nadzór
Środki w projektowaniu i
eksploatacji bezpiecznych dróg
Podstawowe instrumenty zarządzania
bezpieczeństwem infrastruktury drogowej
Ocena oddziaływania na bezpieczeństwo ruchu
(RIA – Road Safety Impact Assessment),
Audyt bezpieczeństwa ruchu drogowego
(RSA – Road Safety Audit),
Zarządzanie bezpieczeństwem sieci drogowej
(NSM – Network Safety Management),
Przeglądy dróg
(RSI – Road Safety Inspections).
WPŁYW DROGI NA ŚRODOWISKO
Podczas budowy
Podczas eksploatacji
Emisja spalin
Hałas drogowy
Zanieczyszczenie wód
Model zagrożenia środowiska
naturalnego
TEREN I SUROWCE
zajmowanie terenu i odbieranie glebie jej
produkcyjnych funkcji
wyczerpanie surowców nieodnawialnych
POWIETRZE
zużywanie tlenu zawartego w powietrzu
atmosferycznym
zanieczyszczenia atmosfery
WODA
pobór wody
zanieczyszczenie wód powierzchniowych i
podziemnych
zmiana stosunków wodnych wskutek
powstawania lub modernizacji sieci
transportowej
ROŚLINNOŚĆ
wycinanie drzew i krzewów
niszczenie roślinności przez środki
transportowe
zatruwanie roślinności szkodliwymi
substancjami za pośrednictwem powietrza,
wody, gleby, itp.
naruszanie kompleksów leśnych wskutek
powstawania lub modernizacji sieci
transportowej oraz związane z tym zmiany
w szacie roślinnej
ZWIERZYNA
szkody wyrządzone zwierzynie w wyniku
ruchu pojazdów
odbieranie zwierzynie typowych dla niej
warunków bytowania
OSADNICTWO
wdzieranie się wytworów cywilizacji
(przedmiotów, obiektów, ścieków, hałasu
itp.) do miejsc, które powinny zachować
naturalny urok
zeszpecenie sieci osadniczej budowlami
transportowymi nie dostosowanymi do
charakteru otoczenia
LUDNOŚĆ
wypadki śmiertelne, obrażenia i różne
choroby powodowane przez transport
pogarszanie warunków życia ludzi w sieci
osadniczej wskutek tworzenia
skomplikowanych układów transportowych
Skład gazów spalinowych
tlenek węgla CO (1-9%)
dwutlenek węgla CO
2
(2-10%)
tlen O
2
(0,5-5%)
węglowodory HC (0,5-8%)
wodór H
2
(1-7%)
tlenek azotu NO
x
(68-79%)
ponadto mogą występować: związki
siarki (SO
2
), aldehydy (NxOy),
związki ołowiu (Pb) oraz cząstki
sadzy, smoły, azbestu itp..
Dźwięk określa się jako zmianę ciśnienia
odczuwaną przez ucho ludzkie. Zmiany te są
scharakteryzowane przez:
częstotliwość dźwięku wyrażaną w hercach;
ucho ludzkie słyszy dźwięk o częstotliwości od
20 do 20000 Hz
amplitudę zmian ciśnienia wyrażoną w
mikropascalach; ucho ludzkie wyczuwa dźwięk
o amplitudzie od 20 uPa, natomiast amplituda
20 mln uPa powoduje ból
Hałas drogowy
Aby uniknąć w praktycznym stosowaniu tak
dużego zakresu liczb oraz dostosować skalę
amplitudy do rzeczywistej wrażliwości
człowieka wprowadzono jednostkę zwaną
decybelem.
W skali decybelowej przyjęto wartość o dB jako
próg słyszalności i 130 dB jako próg bólu.
Konsekwencją przyjętej skali jest to, że:
sumowanie hałasu pochodzącego z kilku źródeł
nie odbywa się na zasadzie sumy algebraicznej
zwiększanie ciśnienia akustycznego o 10 dB
powoduje subiektywne wrażenie
podwojenia
hałasu
Równoważny poziom dźwięku A
(ekwiwalentny)
gdzie:
- równoważny poziom dźwięku A w przedziale czasu (t2-
t1) [dB]
pA – chwilowa wartość ciśnienia akustycznego A mierzone
w danym punkcie [Pa];
po – ciśnienie akustyczne odniesienia równe 2*10-5 Pa
(t2-t1) – czas obserwacji, dla którego wyznaczano poziom
równoważny
Statystyczne poziomy hałasu
Wskaźniki poziomów ciśnienia
akustycznego stosowane przy ocenie
klimatu akustycznego w otoczeniu
drogi.
Najczęściej stosowane są poziomy:
L10, L50 i L90. Oznakowania
oznaczają, odpowiednio, poziomy
hałasu przekroczone w ciągu 10%,
50%, 90% czasu obserwacji.
Wyznacza się je z dystrybuanty
poziomów hałasu L i wyraża w dB.
Dopuszczalne wartości poziomów hałasu w
środowisku podane są w Rozporządzeniu ministra
Środowiska z dnia 29lipca 2004r.
(tabela 2)
Lp.
Dopuszczalny poziom hałasu wyrażony równoważnym poziomem dźwięku A[dB]
Przeznaczenie terenu
Drogi i linie kolejowe
Dzień
Noc
1
-
Obszary A ochrony uzdrowiskowej
-Tereny szpitali poza miastem
50
45
2
- Tereny zabudowy mieszkaniowej jednorodzinnej
- Tereny zabudowy związane z pobytem dzieci lub młodzieży
- Tereny domów opieki
- Tereny szpitali w miastach
55
50
3
- Tereny zabudowy mieszk. wielorodzinnej i zamieszkania zbiorowego
- Tereny zabudowy mieszk. jednorodzinnej z usługami rzemieślniczymi
- Tereny rekreacyjno-wypoczynkowe poza miastem
- Tereny zabudowy zagrodowej
60
50
4
Tereny w strefie śródmiejskiej miast powyżej 100tys. mieszkańców ze zwartą
zabudową mieszkaniową i koncentracją obiektów administracyjnych,
handlowych i usługowych.
65
55
Źródła hałasu
źródła pojedyncze (np. środki komunikacji, transportu i produkcji
w obiektach i na zewnątrz) oraz źródła zgrupowane na określonej
przestrzeni (drogi, lotniska, dworce, zajezdnie, stacje rozrządowe,
obiekty przemysłowe, rozrywkowe, sportowe itp.).
Poziomy dźwięku, których źródłem są środki transportu drogowego
i kolejowego, wynoszą od 75 do 95 dB, w podziale na
poszczególne rodzaje pojazdów przedstawia się to następująco:
a) pojazdy jednośladowe 79-87 dB,
b) samochody ciężarowe 83-93 dB,
c) autobusy i ciągniki 85-92 dB,
d) samochody osobowe 75-84 dB,
e) maszyny drogowe i budowlane 75-85 dB,
f) wozy oczyszczania miasta 77-95 dB
Powierzchniowe i liniowe źródła
hałasu
Pod pojęciem „liniowe” kryją się ciągi
komunikacyjne, takie jak:
- arterie komunikacyjne (w całości lub wybrane
odcinki), ulice lub ciągi ulic
- trasy komunikacji szynowej, czyli linie
tramwajowe, kolejki itp.
Powierzchniowe źródła to przede wszystkim:
- lotniska i drogi dojazdowe
- zakłady przemysłowe
- obiekty komunikacyjne
Czynniki wpływające na poziom hałasu
rodzaj i marka pojazdu
natężenie ruchu i udział pojazdów
ciężarowych w potoku
prędkość jazdy i jej zmienność
pochylenia drogi
nawierzchnia drogi
Prędkość jazdy
Natężenie ruchu
Pochylenie drogi
Czynniki tłumiące
ukształtowanie drogi i terenu w
przekroju poprzecznym
odległość odbiorcy od drogi
otoczenie drogi
warunki atmosferyczne: temperatura
i wilgotność powietrza, siła wiatru
sztuczne przeszkody – ekrany
dźwiękoszczelne i dźwiękochłonne
Wpływ zabudowy
Środki ochrony przed hałasem
organizacyjno-prawne jak organizacja
ruchu, stosowanie znaków zakazu i
nakazu
techniczne w ochronie czynnej
(wyciszenie źródeł hałasu) i w ochronie
biernej (izolowanie odbiorcy od źródeł
hałasu)
Środki ochrony przed hałasem
geometryczne ukształtowanie drogi
zmiany w organizacji ruchu
drogowego
nawierzchnia
strefowanie akustyczne
ekranowanie akustyczne
Rodzaje ekranów
Naturalne
Budynki, ściany, skarpy, wały
ziemne, pasy zieleni
Sztuczne
Specjalne płoty, mury i bariery
Sztuczne ekrany
Dźwiękoizolacyjne (z betonu, stali,
aluminium, tworzyw sztucznych)
Dźwiękochłonne (z drewnem, wełną
mineralną)
Liniowy kształt ekranów
prostoliniowy
krzywoliniowy
Właściwości akustyczne ekranów
ODBIJAJĄCE
ODBIJAJĄCO-ROZPRASZAJĄCE
POCHŁANIAJĄCE
Przykładowa budowa ekranu