POLITECHNIKA ŚLĄSKA W KATOWICACH
WYDZIAŁ TRANSPORTU
KATEDRA INśYNIERII RUCHU
LABORATORIUM
PODSTAW INśYNIERII RUCHU
WYZNACZANIE PRZEPUSTOWOŚCI ROND
Część 1
Numer ćwiczenia: 7
Przedmiot: Podstawy inŜynierii ruchu
Rok: II
Semestr: III
Liczba godzin: 2
Katowice
Podstawy InŜynierii Ruchu – laboratorium
2
1.
CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z obowiązującą w Polsce metodą obliczania
przepustowości rond. Metoda ta została opracowana w Politechnice Krakowskiej na zlecenie
GDDKiA i weszła w Ŝycie w roku 2004. UmoŜliwia ona wyznaczenie przepustowości i ocenę
warunków ruchu na skrzyŜowaniach typu rondo.
2.
WSTĘP TEORETYCZNY
2.1. Podstawowe pojęcia
Rondo – skrzyŜowanie z wyspą środkową i jednokierunkową jezdnią wokół wyspy, na
którym pojazdy są obowiązane objeŜdŜać wyspę środkową w kierunku przeciwnym do ruchu
wskazówek zegara. Pewne odstępstwa od tej reguły dotyczą mini ronda, na którym długie
pojazdy mogą przejeŜdŜać przez przejezdną wyspę.
Wyspa środkowa jest połoŜona w środku skrzyŜowania, ma kształt koła (wyjątkowo kształt
zbliŜony do koła). W przypadku rond małych, średnich i duŜych jest to wyspa nieprzejezdna,
czemu zapobiega jej obramowanie krawęŜnikiem w sposób uniemoŜliwiający wjazd
pojazdów oraz zagospodarowanie wyspy.
W przypadku mini ronda wyspa środkowa jest przejezdna dzięki ukształtowaniu
wysokościowemu i nawierzchni, które umoŜliwiają przejazd po niej długich pojazdów.
Jezdnia ronda – jezdnia wokół wyspy środkowej ronda lub wokół pierścienia małego ronda,
o ile on występuje.
Pierścień – element małego ronda, znajdujący się między wyspą środkową a jezdnią ronda, o
odróŜniających się od jezdni ronda nawierzchni i pochyleniu poprzecznym, wykonany w
sposób umoŜliwiający przejeŜdŜanie po nim pojazdów cięŜarowych i autobusów oraz z
utrudnieniem – samochodów osobowych i dostawczych.
Wyspy dzielące na wlotach – wyspy, które oddzielają wlot od wylotu oraz potoki pojazdów
wjeŜdŜających na rondo od opuszczających rondo. Na małym rondzie moŜe być w
wyjątkowych przypadkach zaprojektowana boczna wyspa dzieląca, oddzielająca pas dla
skrętu w prawo od jezdni ronda.
Zewnętrzna średnica ronda – średnica koła obejmującego wyspę środkową, pierścień (jeśli
występuje) i jezdnię ronda.
SkrzyŜowania z ruchem okręŜnym są często stosowanym rozwiązaniem ze względu na
korzystne warunki dla bezpiecznego przebiegu ruchu, które wynikają z:
1)
Istotnej redukcji liczby kolizji w stosunku do innych skrzyŜowań,
2)
Bardzo niskiej prędkości przejazdu przez mini rondo i niskiej przez małe rondo
(wymuszonej przez odpowiednią krzywiznę toru jazdy), która daje kierowcy
moŜliwość lepszej oceny sytuacji ruchowej i ułatwia podejmowanie decyzji. Niska
prędkość sprzyja szczególnie bezpieczeństwu pieszych i rowerzystów. Skutki zdarzeń
są mniej powaŜne niŜ na innych skrzyŜowaniach,
3)
Małych kątów przecięć kolizyjnych strumieni ruchu poruszających się w tym samym
kierunku (średnie i duŜe rondo),
4)
Stwarzania wizualnej przeszkody na ciągu ulicznym/drodze, wymuszającej redukcję
prędkości,
5)
Łatwości w dostosowywaniu się do zmiennych natęŜeń ruchu na wlotach.
Podstawy InŜynierii Ruchu – laboratorium
3
Podstawowe parametry geometryczne i ruchowe ronda przedstawiono na rysunku:
2.2. Klasyfikacja rond
Podział rond ze względu na wielkość w zaleŜności od lokalizacji przedstawiono w tablicach:
Podstawy InŜynierii Ruchu – laboratorium
4
Pod względem organizacji ruchu moŜna wyróŜnić ronda:
- jednopasowe – o jednym pasie ruchu na kaŜdym z wlotów i jednym pasie ruchu na jezdni
ronda,
- dwupasowe – o dwóch pasach ruchu na kaŜdym z wlotów i dwóch pasach ruchu na jezdni
ronda (przy wyznaczonych znakami poziomymi pasach ruchu na jezdni ronda),
Podstawy InŜynierii Ruchu – laboratorium
5
- semi-dwupasowe – o co najmniej jednym wlocie z dwoma pasami ruchu oraz o takiej
szerokości jezdni ronda, która umoŜliwia równoległe poruszanie się po niej dwóch pojazdów
(bez wyznaczonych pasów ruchu na jezdni ronda),
- spiralne – o wlotach jedno- lub dwupasowych oraz o zmiennej liczbie pasów ruchu na
rondzie (jednym lub dwóch),
- z pasem dla relacji w prawo poza rondem – mogą być jednopasowe lub dwupasowe.
Podstawy InŜynierii Ruchu – laboratorium
6
2.3. ZałoŜenia metody
Przedmiotem instrukcji jest metoda obliczania przepustowości i oceny warunków
ruchu na wlotach trzy-, cztero- i pięciowylotowych rond zlokalizowanych na terenach
zabudowy i poza nimi.
Instrukcja umoŜliwia obliczenie przepustowości i ocenę warunków ruchu na rondzie
małym i średnim, zlokalizowanym na terenie zabudowy lub poza nim, z wlotami
podporządkowanymi znakami A-7 („Ustąp pierwszeństwa”) i C-12 („Ruch okręŜny”). W
odniesieniu do rond duŜych dwupasowych metoda dotyczy wyłącznie obliczania
przepustowości wlotów.
MoŜliwe jest obliczanie przepustowości i analizy warunków ruchu na rondzie:
- jednopasowym, o jednym pasie ruchu na kaŜdym z wlotów i jednym pasie ruchu na jezdni
ronda,
- dwupasowym, o co najmniej jednym wlocie z dwoma pasami ruchu oraz o takiej szerokości
jezdni ronda, która umoŜliwia równoległe poruszanie się po niej dwóch pojazdów bez
wyznaczonych pasów ruchu na jezdni ronda – zwanym „rondem semi-dwupasowym” lub z
wyznaczonymi znakami poziomymi pasami ruchu na jezdni ronda – zwanym „rondem
dwupasowym”.
Metoda zawarta w instrukcji pozwala na obliczenie przepustowości i ocenę warunków
ruchu dla istniejącego ronda, a takŜe na etapie planowania lub projektowania nowego, jak i
przebudowywanego ronda.
Instrukcja nie jest przystosowana do analizy sprawności ruchowej mini ronda oraz
tzw. „ronda spiralnego” o wlotach jedno- i dwupasowych oraz o zmiennej liczbie pasów
ruchu na rondzie – jednym lub dwóch.
Stosowanie instrukcji do analizy ronda połoŜonego w sąsiedztwie skrzyŜowania z
sygnalizacją świetlną, sterowanego przejazdu kolejowego, a takŜe w przypadku bardzo
duŜych natęŜeń ruchu pieszych (powyŜej 400 Ps/h) na wlotach moŜe dać wyniki odbiegające
od rzeczywistych wartości przepustowości oraz miar warunków ruchu. W takich przypadkach
moŜna stosować szczególne procedury postępowania, np. metody symulacyjne.
W obliczeniach przepustowości przedmiotowych rond juŜ dość dawno zarzucono opis
funkcjonowania odcinków pomiędzy wlotem a następującym po nim wylotem w formie
przeplatania, które w rzeczywistości moŜe mieć miejsce tylko na rondach o bardzo duŜych
ś
rednicach rzadko występujących i niezalecanych do projektowania w Polsce. Ronda małe i
ś
rednie, które występują w Polsce, funkcjonują jako zespół kilku skrzyŜowań z
pierwszeństwem przejazdu, gdzie relacja nadrzędną jest potok na rondzie przed danym
wlotem, a podporządkowaną – potok a wlotu ronda.
W obecnej metodyce obliczeń przepustowości jako podstawowa wielkość, wyjściową
do dalszych obliczeń, wyznacza się przepustowość kaŜdego z wlotów na rondzie. Z tymi
wartościami naleŜy porównywać obliczeniowe natęŜenia ruchu dla określenia warunków
ruchu pojazdów na danym wlocie. Przepustowość wlotu warunkowana jest m.in. strukturą
kierunkową ruchu. Dla danej struktury ruchu na wlocie oraz proporcji natęŜeń ruchu z
poszczególnych wlotów moŜna, przy ustalonym poziomie natęŜeń ruchu na innych wlotach,
wyznaczyć przepustowość moŜliwą analizowanego wlotu. Jest to wartość informująca, jak
duŜy potok pojazdów mógłby wjechać z danego wlotu przy załoŜonych wartościach natęŜeń
ruchu z innych wlotów – tworzących potok nadrzędny dla danego wlotu. Wartość
przepustowości moŜliwej wlotu jest wykorzystywana następnie do dwóch celów:
- do obliczania mierników warunków ruchu na wlocie przy istniejącym natęŜeniu ruchu,
- do obliczania przepustowości rzeczywistej ronda w drodze iteracji.
Podstawy InŜynierii Ruchu – laboratorium
7
Sposób prowadzenia obliczeń przepustowości opiera się na następujących
załoŜeniach:
a)
metodyka analiz przepustowości wlotów i ocena warunków ruchu odnosi się do rond
klasyfikowanych według „Wytycznych projektowania skrzyŜowań” (2001) jako małe
i średnie, działających jako zespół skrzyŜowań z pierwszeństwem przejazdu
określonym za pomocą znaków drogowych: A-7 („Ustąp pierwszeństwa”) i C-12
(„Ruch okręŜny”). Nie dotyczy ona rond o bardzo duŜych średnicach, które mogą
funkcjonować z przeplataniem strumieni ruchu na odcinkach pomiędzy kolejnym
wlotem a wylotem, mini rond ani skrzyŜowań z wyspą centralną eksploatowanych bez
sygnalizacji świetlnej;
b)
przepustowość wlotu ronda zaleŜy przede wszystkim od:
natęŜenia potoku na jezdni ronda Q
nwl
nadrzędnego dla pojazdów z danego
wlotu wl ronda,
granicznego odstępu czasu t
g
dla pojazdów z wlotu ronda,
odstępu czasu t
f
między pojazdami wjeŜdŜającymi z kolejki z wlotu ronda w
sytuacji, gdy w potoku nadrzędnym na jezdni ronda wystąpił odstęp czasu
umoŜliwiający wjazd więcej niŜ jednego pojazdu;
c)
w przyjętych umownie tzw. warunkach wyjściowych określana jest przepustowość
wyjściowa C
owl
kaŜdego wlotu ronda jednopasowego lub dwupasowego, z
pominięciem relacji w prawo prowadzonej poza jezdnią ronda;
d)
piesi przechodzący przez jezdnię na wlocie ronda ograniczają moŜliwość
wykorzystania przez pojazdy z wlotu ronda części luk czasu, a zwłaszcza duŜych luk
pomiędzy pojazdami w potoku nadrzędnym na jezdni ronda;
e)
przepustowość wlotu obniŜają duŜe i długie pojazdy, tj. samochody cięŜarowe i
autobusy z uwagi na swoją długość i szerokość oraz „ciasną” geometrię ronda
(szerokości jezdni ronda, wlotów i wylotów oraz promienie wyokrągleń naroŜników);
f)
przepustowość poszczególnych wlotów ronda i całego ronda zaleŜy od proporcji
natęŜeń ruchu pojazdów wjeŜdŜających na rondo z poszczególnych wlotów, wielkości
natęŜeń ruchu kołowego i pieszego oraz struktury kierunkowej ruchu kołowego na
wlotach. Na rondzie występuje zamknięty pierścień powiązań; wielkości natęŜeń
strumieni, które mogą wjechać z poszczególnych wlotów na jezdnię ronda, zaleŜą od
natęŜeń potoku nadrzędnego na jezdni ronda, a ten powstaje z potoków ruchu
wjeŜdŜających z poszczególnych wlotów. Fakt ten uwzględnia w obliczeniach
przepustowości rzeczywistej ronda procedura iteracyjna;
g)
przepustowość wlotu ronda o dwóch pasach ruchu zaleŜy od przepustowości
poszczególnych pasów, których funkcjonowanie jest wzajemnie silnie powiązane.
Wzajemne oddziaływanie pasów ruchu na wlocie ronda związane jest z ograniczeniem
widoczności z pasa prawego na wlocie przez pojazdy na pasie lewym, z którego
pojazdy wjeŜdŜają na pas bliŜszy wyspie środkowej ronda, oraz z moŜliwością
wjeŜdŜania pojazdów z pasa prawego „w cieniu” pojazdów wjeŜdŜających z pasa
lewego;
h)
na jezdni ronda dwupasowego z wyznaczonymi pasami ruchu pojazdy poruszają się
równolegle dwoma pasami. Zjazd w prawo jest moŜliwy z pasa zewnętrznego, a takŜe
z pasa wewnętrznego, jeśli oznakowanie poziome, tj. linia ciągła na wysokości
wylotu, nie wyklucza takiej moŜliwości. Przy zastosowaniu linii ciągłej pojazd z pasa
wewnętrznego powinien wcześniej (przed wylotem) zjechać na prawy pas. Na jezdni
ronda semi-dwupasowego pojazdy zaleŜnie od ich gabarytu i od średnicy ronda mogą
się poruszać równolegle dwoma strumieniami lub jednym strumieniem i zjeŜdŜają z
ronda wylotem na ogół jednopasowym.
Podstawy InŜynierii Ruchu – laboratorium
8
Oznaczenia wlotów oraz poszczególnych relacji ruchu kołowego i pieszego przedstawiono na
rysunku:
2.4. Ustalanie natęŜenia potoku na jezdni ronda nadrzędnego dla pojazdów
z danego wlotu - Q
nwl
NatęŜenie potoku na jezdni ronda nadrzędnego dla pojazdów z danego wlotu
ronda (Q
nwl
) – suma natęŜeń ruchu wszystkich relacji, wchodzących w skład potoku na
rondzie przy danym wlocie, mających pierwszeństwo i równocześnie kolidujących z
potokiem pojazdów wjeŜdŜających z tego wlotu.
NatęŜenie potoku na jezdni ronda Q
nwl
nadrzędne dla pojazdów z danego wlotu wl jest
to suma natęŜeń ruchu wszystkich relacji wchodzących w skład potoku na rondzie przed
danym wlotem. Do tego natęŜenia nie jest wliczane natęŜenie potoku pojazdów
opuszczających jezdnię ronda wylotem poprzedzającym analizowany wlot. Zasadę obliczania
natęŜenia Q
nwl
nadrzędnego dla potoku pojazdów z wlotu A przedstawiono na rysunku:
Podstawy InŜynierii Ruchu – laboratorium
9
2.5. Określenie przepustowości wyjściowych wlotów ronda - C
owl
Przepustowość wyjściowa C
owl
oznacza maksymalną liczbę samochodów osobowych
(pojazdów umownych), jak moŜe wjechać z danego podporządkowanego wlotu ronda wl na
jezdnię ronda w okresie jednej godziny [E/h], przy utrzymującej się kolejce na wlocie (pasach
wlotu dwupasowego) w warunkach uznanych za wyjściowe.
Warunki wyjściowe są następujące:
z wlotu ronda wjeŜdŜają tylko samochody osobowe,
brak kolejek z sąsiednich, blisko połoŜonych skrzyŜowań z sygnalizacja świetlną bądź
przejazdów kolejowych zakłócających ruch na analizowanym skrzyŜowaniu,
ruch z wlotów podporządkowanych nie jest zakłócany przez pieszych na przejściach lub
rowerzystów na przejazdach.
Przepustowości wyjściowe C
owl
moŜna wyznaczać za pomocą odpowiednich
wykresów w zaleŜności od natęŜenia relacji nadrzędnych Q
nwl
oraz wielkości ronda.
2.6. Wpływ pieszych na przepustowość wlotów ronda
W modelu obliczania przepustowości rond zakłada się respektowanie pierwszeństwa
pieszych na przejściach przez kierujących pojazdami w momencie wejścia pieszych na
przejście. Takie załoŜenie jest uzasadnione na wyznaczonych przejściach dla pieszych, gdyŜ
niskie prędkości pojazdów zjeŜdŜających z ronda oraz pojazdów wjeŜdŜających na jezdnie
ronda zachęcają pieszych do wchodzenia na przejście bez długotrwałego oczekiwania na duŜe
luki czasu w potoku pojazdów. TakŜe jednokierunkowe jezdnie ułatwiają pieszym decyzje o
wejściu na przejście.
Piesi obecni na części przejścia praz wlot ronda mogą utrudniać lub nawet blokować
wjazd pojazdów z wlotu ronda zarówno w sytuacji odstępów czasu w potoku nadrzędnym na
jezdni ronda większych od granicznego odstępu czasu, jak i mniejszych. To blokowanie jest
uwzględniane w obliczaniu przepustowości wlotu przez wprowadzenie współczynnika f
p
redukującego przepustowość wyjściową C
owl
. Wartość tego współczynnika naleŜy odczytać z
odpowiednich wykresów (w zaleŜności od liczby pasów na wlocie).
2.7. Wpływ struktury rodzajowej ruchu na przepustowość relacji
podporządkowanych
Czas wjazdu pojazdów z wlotu na jezdnię ronda zaleŜy m.in. od rodzaju pojazdu
(róŜne moŜliwości przyspieszenia oraz długości pojazdu). Dla przeliczenia na pojazdy
umowne (samochody osobowe) wyróŜnionych rodzajów pojazdów stosuje się współczynniki
przeliczeniowe zestawione w tablicy:
Podstawy InŜynierii Ruchu – laboratorium
10
Współczynnik uwzględniający wpływ struktury rodzajowej f
c
wylicza się z
następującego wzoru:
(
)
(
)
(
)
]
[
1
1
1
1
1
−
−
⋅
+
−
⋅
+
−
⋅
+
=
mr
mr
cp
cp
c
c
c
E
u
E
u
E
u
f
gdzie:
u
c
, u
cp
, u
mr
- udziały w natęŜeniu na wlocie ronda wyróŜnionych rodzajów pojazdów [-],
E
c
, E
cp
, E
mr
- współczynniki przeliczeniowe.
2.8. Określenie przepustowości moŜliwych wlotów ronda - C
mwl
Przepustowość moŜliwa wlotu (C
mwl
) – natęŜenie potoku pojazdów wjeŜdŜających na
rondo przy pełnym nasyceniu wlotu ruchem i wykorzystaniu wszystkich moŜliwych do
zaakceptowania odstępów czasu w potoku nadrzędnym o natęŜeniu Q
nwl
przez pojazdy z
danego wlotu, w rzeczywistych warunkach ruchu na wlocie.
Przepustowość moŜliwą C
mwl
wlotu ronda, w odniesieniu do realnych warunków
geometryczno-ruchowych, oblicza się ze wzoru:
c
p
owl
mwl
f
f
C
C
⋅
⋅
=
[P/h]
gdzie:
C
mwl
- przepustowość moŜliwa wlotu wl ronda [P/h]; w przypadku dwupasowego wlotu jest
to łączna przepustowość obu pasów,
C
owl
- przepustowość wyjściowa wlotu wl ronda [E/h],
f
p
- korygujący współczynnik uwzględniający wpływ pieszych,
f
c
- korygujący współczynnik uwzględniający wpływ struktury rodzajowej ruchu.
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA
Studenci wykonują ćwiczenia w następującej kolejności:
1.
Narysowanie schematu ronda z oznaczeniem wlotów i pasów.
2.
Wyznaczenie natęŜenia potoku na jezdni ronda nadrzędnego dla pojazdów z danego
wlotu ronda (Q
nwl
) dla wszystkich wlotów ronda.
3.
Określenie przepustowości wyjściowych wlotów ronda - C
owl
,
4.
Wyznaczenie współczynnika f
p
uwzględniającego wpływ pieszych na wlocie ronda,
5.
Wyznaczenie współczynnika f
c
uwzględniającego wpływ struktury rodzajowej na
wlocie ronda,
6.
Wyznaczenie przepustowości moŜliwych wlotów ronda C
mwl
.
4. LITERATURA
„Metoda obliczania przepustowości rond” – instrukcja obliczania. GDDKiA, Warszawa 2004.