background image

POLITECHNIKA ŚLĄSKA W KATOWICACH 
WYDZIAŁ TRANSPORTU 
KATEDRA INŻYNIERII RUCHU  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

LABORATORIUM  

PODSTAW INŻYNIERII RUCHU 

 
 
 
 
 
 
 
 

WYZNACZANIE PRZEPUSTOWOŚCI  

SKRZYŻOWAŃ Z SYGNALIZACJĄ ŚWIETLNĄ 

Część 2 

 
 
 
 

 
 
 
 
 

Numer ćwiczenia:  
Przedmiot: Podstawy inżynierii ruchu 
Rok: II 
Semestr: IV 
Liczba godzin: 

 
 

Katowice 2007 

background image

Podstawy Inżynierii Ruchu – laboratorium 

 

 

1.

 

CEL ĆWICZENIA 

 
 

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z obowiązującą w Polsce metodą obliczania 

przepustowości  skrzyżowań  z  sygnalizacją  świetlną.  Metoda  ta  została  opracowana  w 
Politechnice  Krakowskiej  na  zlecenie  GDDKiA  i  weszła  w  życie  w  roku  2004.  Umożliwia 
ona wyznaczenie przepustowości pasów ruchu i ocenę warunków ruchu pojazdów na wlotach 
skrzyżowań z sygnalizacją świetlną.  
 
2.

 

WSTĘP TEORETYCZNY 

 

2.1. Podstawowe pojęcia 
 

Sygnalizacja świetlna – zestaw urządzeń służących do sterowania ruchem, obejmujący: 
- urządzenie sterujące (sterownik), 
-  urządzenia  wykonawcze  (sygnalizatory  wraz  z  konstrukcjami  wsporczymi  i  instalacją 
kablową), 
- urządzenia detekcyjne (detektory, przyciski), 
- urządzenia informacyjne (wyświetlacze prędkości), 
-  urządzenia  transmisji  danych  (modemy,  linie  kablowe,  radiowe  urządzenia  nadawczo-
odbiorcze), 
-  urządzenia  pomocnicze  (ekrany  kontrastowe,  sygnalizatory  akustyczne  i  wibracyjne  dla 
pieszych). 

 

Sygnał  świetlny  –  jednoznacznie  określona  (barwą,  ewentualnie  zestawem  barw,  kształtem 
lub sposobem nadawania) informacja przekazywana uczestnikom ruchu. 

 

W sygnalizacji świetlnej używa się barw: czerwonej, zielonej, żółtej i białej. 
W  sygnalizacji  świetlnej  używa  się  dwóch  sposobów  nadawania  sygnałów:  ciągłego  i 
migającego z częstotliwością 2 

±

 0,50 Hz (120 

±

 30 przerw/min), przy czym stosunek czasu 

nadawania sygnału do czasu braku sygnału powinien być jak 0,6 do 0,4. 
Sygnały  mogą  być  nadawane  tylko  w  ustalonych,  dopuszczalnych  sekwencjach, 
określających powtarzalną kolejność ich nadawania. 

 
2.2. Klasyfikacja sygnalizacji 
 

Podział ze względu na powtarzalność pracy

 

-

 

cykliczna, 



 

sygnalizacja,  w  której  każdy  realizowany  program  posiada  swoją  ustaloną  sekwencje 

faz, a opisująca je struktura programu jest powtarzana w każdym cyklu tego programu, 



 

podział: 

o

 

cykliczna stałoczasowa, 

-

 

program  sygnalizacji  charakteryzuje  się  stała  długością  cyklu  i  niezmiennymi 

długościami i kolejnością poszczególnych faz, 

-

 

wyróżnia się sygnalizację cykliczną stałoczasową jedno- i wieloprogramową, 

-

 

w sygnalizacji wieloprogramowej: 

 

każdy program ma swoją ustaloną długość cyklu oraz długości i sekwencje 

poszczególnych faz, 

background image

Podstawy Inżynierii Ruchu – laboratorium 

 

 

 

wybór  programu  może  się  odbywać  zgodnie  z  ułożonym  wcześniej 

harmonogramem  pracy  (wybór  zależny  od  czasu)  lub  w  zależności  od 
wybranych charakterystyk ruchu (wybór zależny od ruchu), 

 

o

 

cykliczna zmiennoczasowa (akomodacyjna), 

-

 

ustalana  jest  pewna  możliwa  sekwencja  faz,  zaś  czasy  trwania  wybranych  faz 

są zmienne (od 5 do n sekund) i zależą od chwilowych charakterystyk ruchu, 

 

-

 

acykliczna, 



 

sterowanie według dowolnie zmiennych sekwencji faz, 



 

w  pełni  zależna  od  ruchu,  fazy  mogą  być  w  niej  tworzone na  bieżąco  (z  pomijaniem 

pewnych  faz  włącznie),  a  ich  długość  jest  zmienna  i  zależy  od  określonych 
charakterystyk ruchu, 

 

-

 

wzbudzana, 



 

charakteryzuje  się  pracą  według  następującego  układu:  stan  ustalony 

  stan 

wzbudzenia 

 stan ustalony, 



 

stan ustalony: 

o

 

ciągłe  nadawanie  na  każdym  sygnalizatorze  ustalonego  sygnału  stałego  lub 

przerywanego, 

o

 

możliwa jest sytuacja, gdy na pewnych sygnalizatorach sygnał nie jest nadawany w 

ogóle, 

o

 

może  być  nadawany  sygnał  ostrzegawczy  lub  sygnał  czerwony  na  wszystkich 

sygnalizatorach  albo  zielony  dla  określonych  grup  sygnalizacyjnych  wzajemnie 
niekolizyjnych i czerwony dla grup pozostałych, 



 

stan wzbudzenia: 

o

 

stan  pracy  sygnalizacji  cyklicznej  lub  acyklicznej  wywołany  zgłoszeniem  się  co 

najmniej jednego z wybranych strumieni ruchu, 



 

po  obsłudze  wszystkich  zgłoszonych  strumieni  sygnalizacja  wzbudzana  powraca  do 

stanu ustalonego lub, przy dużej liczbie zgłoszeń, przechodzi do pracy cyklicznej, 

 

Podział ze względu na współpracę z innymi sygnalizacjami

 

-

 

odosobniona, 



 

sterująca  ruchem  w  danym  miejscu  w  sposób  niezależny  od  jakiejkolwiek  innej 

sygnalizacji, 



 

może  również  pracować  w  systemie  sterowania  ruchem  i  jest  wówczas  zależna  od 

centrum sterowania, 

 

-

 

skoordynowana, 



 

sterująca  ruchem  w  sposób  powiązany  z  pracą  co  najmniej  jednej  z  sąsiadujących 

sygnalizacji, polegający na zachowaniu założonych przesunięć fazowych (offsetów) na 
kolejnych skrzyżowaniach, 



 

wyróżnia się sygnalizację skoordynowaną: 

o

 

liniowo  –  w  przypadku  wzajemnych  powiązań  sygnalizacji  położonych  w  ciągu 

komunikacyjnym, 

o

 

obszarowo – w przypadku powiązań sygnalizacji w układzie sieciowym, 



 

koordynacja  sygnalizacji  w  ciągu  lub  w  sieci  realizowana  jest  według  planów 

sygnalizacji  zawierających  zestawy  programów  wraz  z  harmonogramem  pracy  oraz 
charakterystyki  wzajemnych  powiązań  czasowych  sygnalizacji  sąsiednich  (zestawy 
przesunięć fazowych), 

background image

Podstawy Inżynierii Ruchu – laboratorium 

 

 



 

sygnalizacja skoordynowana, której sposób pracy oraz charakterystyki realizowanych 

programów określane są na bieżąco na podstawie ogólnej analizy w pewnym obszarze 
jest  sygnalizacją  pracującą  według  algorytmu  sterowania  obszarowego  zależnego  od 
ruchu. 

 

2.3. Program sygnalizacji 
 

Program sygnalizacji – określony w czasie sposób cyklicznego sterowania ruchem, opisany 
w  poszczególnych  chwilach  sterowania  zestawem  nadawanych  sygnałów,  zapewniający 
obsługę wszystkich strumieni kolizyjnych przy zachowaniu warunków bezpieczeństwa. 

 

Grupa sygnalizacyjna – wybrany zestaw sygnalizatorów lub jeden sygnalizator nadający w 
każdej chwili sterowania jednakowe sygnały przeznaczone dla określonych strumieni ruchu. 

 

Algorytm sterowania – uporządkowany zbiór poleceń opisujący sposób sterowania ruchem 
na  skrzyżowaniu  z  sygnalizacją  akomodacyjną  lub  acykliczną  w  zależności  od  sytuacji 
rzeczywistej. 

 

Punkt przełączeń – chwila w programie sygnalizacji, w której następuje zmiana co najmniej 
jednego sygnału. 

 

Przedział sygnalizacyjny – czas pomiędzy dwoma kolejnymi punktami przełączeń. 

 

Grupy  kolizyjne  –  para  grup  sygnalizacyjnych,  które  w  określonym  programie  sygnalizacji 
nie mogą jednocześnie otrzymać sygnału zielonego. 

 

Grupa  nadzorowana  –  grupa  sygnalizacyjna  posiadająca  zabezpieczenie  takie,  że  w 
przypadku  braku  sygnału  czerwonego  jednocześnie  na  wszystkich  sygnalizatorach  tej  grupy 
sygnalizacja zostaje automatycznie przełączona w tryb ostrzegawczy (sygnał żółty migający), 
a  w  przypadku  pojawienia  się  nieplanowanego  sygnału  zielonego  na  którymkolwiek  z  jej 
sygnalizatorów, sygnalizacja zostaje automatycznie i natychmiast wyłączona całkowicie. 

 

Plan  sygnalizacji  -  harmonogram  pracy  programów  sygnalizacji  w  zestawie  skrzyżowań 
skoordynowanych wraz z przesunięciami fazowymi. 

 

Cykl  sygnalizacji  -  czas  wyświetlania  pełnej  sekwencji  sygnałów  świetlnych,  obejmujący 
minimalny  powtarzalny  uporządkowany  zbiór  sygnałów  w  programie  sygnalizacji  o 
określonej  strukturze,  zapewniający  każdemu  z  uczestników  ruchu  co  najmniej  jednokrotne 
otrzymanie sygnału zielonego. 

 

Faza  ruchu  -  stan  ruchu  na  skrzyżowaniu,  w  którym  przynajmniej  jeden  z  potoków  ruchu 
pojazdów lub pieszych ma dozwolony przejazd albo przejście przez skrzyżowanie. 

 

Faza  sygnalizacyjna  —  czas  obejmujący  sąsiadujące  ze  sobą  przedziały  sygnalizacyjne,  w 
których dla określonego zbioru strumieni ruchu nadawany jest sygnał zielony. 

 

Struktura programu sygnalizacji – uporządkowany zbiór faz sygnalizacyjnych. 

 

Czas  międzyzielony  t

m

  -  czas  między  chwilami  zakończenia  i  rozpoczęcia  sygnałów 

zielonych  dla  dwóch  wzajemnie  kolizyjnych  strumieni  ruchu,  z  których  pierwszy  jest 
strumieniem ewakuującym się, a drugi wjeżdżającym lub wkraczającym. 

 

 

background image

Podstawy Inżynierii Ruchu – laboratorium 

 

 

Program  sygnalizacji  opisujący  określony  w  czasie  sposób  sterowania  ruchem  powinien 
spełniać wymagania dotyczące długości i sekwencji poszczególnych sygnałów nadawanych w 
grupach sygnalizacyjnych, ich wzajemnych przesunięć w czasie oraz zabezpieczeń przed ich 
błędnym nadawaniem. 

 

WYMAGANIA FORMALNE 

 



 

sygnały  nadawane  przez  poszczególne  sygnalizatory  i  przeznaczone  dla  określonych 

strumieni ruchu mogą być nadawane tylko w określonych sekwencjach, 



 

długości poszczególnych sygnałów powinny wynosić: 

- sygnał żółty 

 

 

 

 

 

 

- 3 s, 

- sygnał czerwony z żółtym (i odpowiedniki) 

 

 

- 1 s, 

- sygnał biały migający w postaci kreski pionowej  
przeznaczony dla kierujących tramwajami 

 

 

- 3 s, 

- sygnał biały w postaci dwóch kropek umieszczonych  
poziomo przeznaczony dla kierujących autobusami 

 

- 3 s, 

- sygnał zielony migający dla pieszych i dla rowerzystów 

- 4 s. 

 



 

długości sygnałów zielonych w sygnalizacji stałoczasowej powinny wynosić co najmniej: 

- 8 s  

- dla pojazdów, 

- 7 s   

- dla tramwajów, autobusów i trolejbusów linii stałych, 

- 6 s  

- dla pojazdów komunikacji publicznej linii awaryjnych  
(wykorzystywanych nieregularnie), 

 - 100% czasu przejścia pieszych przez całe przejście przy prędkości pieszego 1,4 m/s  
    (1,0 m/s – dla przejść uczęszczanych przez osoby z dysfunkcją ruchu lub na wózkach  

   inwalidzkich), 
- 100% czasu przejazdu rowerzystów przez skrzyżowanie (jezdnię, torowisko) przy  
   prędkości 2,8 m/s, 
- w sytuacjach szczególnie uzasadnionych dopuszcza się skrócenie sygnału zielonego, 



 

w  sygnalizacji  akomodacyjnej  strumienie  ruchu  poddane  akomodacji  powinny 

otrzymywać sygnał zielony nie krótszy niż 5 s, 



 

w  sygnalizacji  acyklicznej  wszystkie  strumienie  ruchu  powinny  otrzymywać  sygnał 

zielony stosownie do zapotrzebowania, jednak nie krótszy niż 5 s, 



 

w sygnalizacji cyklicznej każdy strumień ruchu powinien przynajmniej jeden raz w cyklu 

otrzymać sygnał zezwalający na ruch. 

 

2.4. Obliczenie natężenia nasycenia 
 

Natężenie  nasycenia  (S)  –  maksymalne  natężenie  strumienia  pojazdów,  które  mogą 
przejechać  linię  zatrzymań  danego  pasa  lub  obliczeniowej  grupy  pasów,  przy  danych 
warunkach  ruchowych  i  drogowych  w  okresie  godziny  efektywnego  sygnału  zielonego. 
Wartość  natężenia  nasycenia  jest  podawana  w  pojazdach  rzeczywistych  lub  w  pojazdach 
umownych na godzinę sygnału zielonego ([P/hz] lub [E/hz]). 
 
2.4.1.

 

Natężenie nasycenia pasa ruchu S

j

 

 
Zakres  czynników  i  siła  ich  oddziaływania  na  natężenie  nasycenia  pasa  ruchu  zależą  od 
rodzaju  i  kolizyjności  relacji  korzystających  z  niego.  Z  tego  powodu  dla  każdego  rodzaju 
relacji występujących na pasie ruchu należy stosować odpowiedni dla niej wzór. 
 
 

background image

Podstawy Inżynierii Ruchu – laboratorium 

 

 

Ogólna postać wzoru na natężenie nasycenia pasa ruchu : 

 

t

a

w
j

j

f

f

S

S

=

 

  [P/hz] 

gdzie: 

w
j

 

- natężenie nasycenia pasa ruchu j uwzględniające czynniki geometryczne, kolizyjność  

relacji i strukturę rodzajową ruchu, 

f

a

 

- współczynnik korygujący uwzględniający przystanek autobusowy, 

f

t

 

- współczynnik korygujący uwzględniający przystanek tramwajowy. 

 
UWAGA!  W  rejonie  analizowanych  na  zajęciach  skrzyżowań  nie  będzie  zlokalizowanych 
przystanków 

autobusowych 

ani 

tramwajowych. 

Stąd 

wartości 

współczynników 

uwzględniających wpływ tych czynników na natężenie nasycenia pasa ruchu należy przyjąć: 
f

t

 = 1,0 oraz  f

a

 = 1,0. 

 
Jeżeli z pasa ruchu korzysta tylko jedna relacja (wydzielony pas ruchu), natężenie nasycenia 
takiego pasa równe jest natężeniu nasycenia relacji na tym pasie: 

 

rj

w
j

S

S

=

 

 

 

[P/hz] 

 

Na wlotach skrzyżowań bardzo często stosuje się wspólne pasy ruchu dla dwóch lub trzech 
relacji. Natężenie nasycenia wspólnego pasa ruchu oblicza się ze wzoru: 

 

Pj

Pj

Wj

Wj

Lj

Lj

w
j

S

u

S

u

S

u

S

+

+

=

1

 

 

[P/hz] 

gdzie: 
S

Lj

S

Wj

S

Pj

 

- natężenie nasycenia na analizowanym j-tym pasie odpowiednio relacji:  
w lewo, na wprost i w prawo, 

u

Lj

u

Wj

u

Pj

 

- udział natężenia odpowiednio 

relacji: w lewo, na wprost i w prawo  

w natężeniu 

pasa ruchu [-]. 

 
UWAGA!  Na  zajęciach  wielkości  natężeń  nasycenia  relacji  na  poszczególnych  pasach 
skrzyżowania (S

Lj

S

Wj

S

Pj

), będą danymi wejściowymi (dostarczonymi przez prowadzącego). 

 
2.4.2.

 

Natężenie nasycenia obliczeniowej grupy pasów S

gr

 

 
Jeżeli obliczeniową grupę pasów tworzy jeden pas ruchu, to natężenie nasycenia takiej grupy 
równe jest natężeniu nasycenia pasa ruchu:

 

j

gr

S

S

=

 

 

Jeżeli obliczeniowa grupa pasów obejmuje więcej niż jeden pas ruchu, to natężenie nasycenia 
oblicza się jako sumę natężeń nasycenia poszczególnych pasów ruchu: 

 

=

=

gr

n

j

j

gr

S

S

1

   

 

[P/hz] 

 
 
 
 

background image

Podstawy Inżynierii Ruchu – laboratorium 

 

 

2.5. Efektywny sygnał zielony 
 

Efektywny sygnał zielony (G

e

) – długość ekwiwalentnego czasu, w którym pas ruchu jest w 

pełni wykorzystany przez strumień mający zezwolenie na wjazd i w którym natężenie potoku 
zjeżdżającego z tego pasa może być reprezentowane przez stałe natężenie nasycenia. 

 

Ilustrację  efektywnego  sygnału  zielonego  przedstawiono  na  rysunku,  który  przedstawia 
typowy,  przeciętny  profil  intensywności  rozładowania  kolejki  pojazdów,  tzn.  zjazdu 
pojazdów w okresie sygnału zielonego przy utrzymującej się kolejce. 

 

  

 

Rzeczywisty profil natężenia (cyklu w pełni nasyconego) zamienia się w modelu na prostokąt 
o takiej samej powierzchni i wysokości mierzonej w środkowej części rzeczywistego profilu. 
Ta wysokość jest przyjmowana jako natężenie nasycenia S, a odpowiadająca jej podstawa jest 
długością efektywnego sygnału zielonego G

e

 

Czasy  tracone  na  początku  sygnału  zielonego  t

r

  i  na  końcu  sygnału  żółtego  t

z

  zależą  od 

przebiegu ruchu strumienia i dlatego mogą być różne dla różnych strumieni. W uproszczeniu 
można przyjąć: 

(

)

z

r

e

t

t

Ż

G

G

+

+

=

  

 

[s] 

 

W  warunkach  polskich  przyjmuje  się: 

z

r

t

t

+

=  2s  oraz  Ż  =  3s.  Stąd    efektywny  sygnał 

zielony wynosi: 

1

+

=

G

G

e

 

 

 

 

[s] 

 

Długość  cyklu  T  dla  sygnalizacji  stałoczasowej  dwufazowej  wyznacza  się  jako  suma 
nadawanych sygnałów zielonych oraz czasów międzyzielonych. 
 

2.6. Przepustowość pasa ruchu C

 

Przepustowość pasa ruchu (C

j

) – maksymalna liczba pojazdów, które mogą przejechać linię 

zatrzymań pasa ruchu przy określonych warunkach: geometrycznych, otoczenia, ruchu i przy 
określonym  programie  sygnalizacji  w  danym  okresie  z  przeliczeniem  na  godzinę  [P/h]. 
Analizowanym okresem jest zwykle 15 minut lub 1 godzina. 
 

background image

Podstawy Inżynierii Ruchu – laboratorium 

 

 

Przepustowość j-tego pasa ruchu oblicza się ze wzoru: 

 

T

G

S

C

e

j

j

=

   

[P/h] 

gdzie: 
S

j

 

- natężenie nasycenia pasa ruchu j w [P/hz], 

G

e

 

- efektywny sygnał zielony [s], 

T

 

- długość cyklu sygnalizacji [s]. 

 

2.7.

 

Przepustowość obliczeniowej grupy pasów C

gr

 

 

Przepustowość  obliczeniowej  grupy  pasów  (C

gr

)

  –  maksymalna  liczba  pojazdów,  które 

mogą  przejechać  linię  zatrzymań  obliczeniowej  grupy  pasów  ruchu  przy  określonych 
warunkach:  geometrycznych,  otoczenia,  ruchu  i  przy  określonym  programie  sygnalizacji  w 
danym  okresie  z  przeliczeniem  na  godzinę  [P/h].  Analizowanym  okresem  jest  zwykle  15 
minut lub 1 godzina. 
 
Przepustowość obliczeniowej grupy pasów oblicza się ze wzoru: 

 

=

=

=



=

gr

gr

n

j

j

e

n

j

j

gr

C

T

G

S

C

1

1

   

[P/h] 

gdzie: 
S

j

 

- natężenie nasycenia pasa ruchu j (j = 1, ..., n

gr

) w [P/hz], 

n

gr

 

- liczba pasów ruchu w grupie, 

G

e

 

- efektywny sygnał zielony [s], 

T

 

- długość cyklu sygnalizacji [s], 

C

j

 

- przepustowość pasa j w [P/h]. 

 

Jeżeli  obliczeniową  grupę  tworzy  jeden  pas  ruchu,  wtedy  przepustowość  grupy  odpowiada 
przepustowości tego pasa: 

j

gr

C

C

=

 
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA 

 

Studenci wykonują ćwiczenia w następującej kolejności: 

 

1.

 

Narysowanie schematu skrzyżowania z oznaczeniem wlotów, pasów i obliczeniowych 
grup pasów. 

2.

 

Narysowanie układu faz dla sygnalizacji stałoczasowej dwufazowej. 

3.

 

Skonstruowanie programu sygnalizacyjnego. 

4.

 

Wyznaczenie natężenia nasycenia dla wszystkich pasów ruchu na skrzyżowaniu. 

5.

 

Wyznaczenie natężenia nasycenia dla wszystkich obliczeniowych grup pasów. 

6.

 

Wyznaczenie 

efektywnego 

sygnału 

zielonego 

dla 

poszczególnych 

faz 

sygnalizacyjnych oraz długości cyklu. 

7.

 

Wyznaczenie przepustowości wszystkich pasów ruchu. 

8.

 

Wyznaczenie przepustowości obliczeniowych grup pasów. 

 
4. LITERATURA 

 

„Metoda  obliczania  przepustowości  skrzyżowań  z  sygnalizacją  świetlną”  –  instrukcja 
obliczania. GDDKiA, Warszawa 2004.