Slajd 1

Pojęcie

sygnalizacji

świetlnej

Sygnalizacja świetlna jest stosowana w celu segregacji w czasie

kolidujących ze sobą potoków pojazdów oraz pieszych. Głównym jej

zadaniem jest kierowanie ruchem pojazdów i pieszych przez

podawanie użytkownikom odpowiednich sygnałów informujących o

prawie, bądź zakazie przejazdu lub przejścia i ostrzeganie przed

niebezpieczeństwem.

Sygnalizacja świetlna została zastosowana po raz pierwszy do

regulacji ruchu w 1868 roku w

Londynie. Działanie ręcznie

sterowanych latarni gazowych zielonych i czerwonych przerwał po

kilku dniach wybuch gazu. W 1914 r. w Cleveland (Stany

Zjednoczone AP) zainstalowano pierwszą sygnalizację elektryczną,

zaś w 1918 r.

w Nowym Jorku zainstalowano po raz pierwszy sygnały trójkolorowe.

Dalszy rozwój sygnalizacji i towarzyszący mu postęp techniczny

następował bardzo szybko

Stosowane dziś powszechnie

urządzenia automatycznie sterują ruchem, dzięki nowym

generacjom sterowników mikroprocesorowych i mikrokomputerów.

Do głównych zalet sygnalizacji świetlnej, wprowadzonej

i eksploatowanej prawidłowo, można zaliczyć:

—

porządkowanie ruchu i ułatwienie jazdy kierowcom

i pieszym

—

zwiększenie przepustowo

ci wlotów przez grupowanie pojazdów,

—

zmniejszenie liczby wypadków niektórych rodzajów,

zwłaszcza

zderzeń pojazdów czołowych i czołowo-bocznych oraz wypadków

z pieszymi, dzięki redukcji liczby punktów kolizji,

—

umożliwienie przejazdu pojazdom i przejścia pieszym z

podporządkowanych kierunków poprzecznych, w poprzek ulic o

dużym ruchu kołowym,

—

zmniejszenie strat czasu pojazdów wjeżdżających z wlotów

podporządkowanych,

—

efekt

ywność ekonomiczną ze względu na stosunkowo niskie

koszty instalacji i eksploatacji.

Zalety sygnalizacji świetlnej

Zmniejszenie liczby wypadków jest między innymi związane

z redukcją liczby punktów kolizji przy włączaniu, wyłączaniu

i przecinaniu się strumieni ruchu, w porównaniu z ruchem na

skrzyżowaniach bez sygnalizacji, na których liczbę zasadniczych

punktów kolizji (przecięć) nk można wyznaczyć ze wzoru

(ważnego dla ulic dwukierunkowych):

gdzie n — jest liczbą wlotów na skrzyżowanie.

W analizie punktów kolizji na skrzyżowaniu należy również

uwzględnić kolizje pojazdów z pieszymi.











PUNKTY KOLIZJI NA SKRZY

OWANIACH

a, c — bez

sygnalizacji,

b, d — z

sygnalizacją

Sygnalizacja, zwłaszcza stałoczasowa, wykazuje również
pewne wady, z których najistotniejsze to:
— wzrost strat czasu w pozaszczytowych okresach doby,zwłaszcza

na kierunku z pierwszeństwem przejazdu, gdzie przebiega

większość linii komunikacji zbiorowej,

— wzrost liczby niektórych rodzajów wypadków, zwłaszcza najechań

z tyłu,

— zbędne straty czasu i zdenerwowanie użytkowników w przypadku

niedostosowania programów sygnalizaji do ruchu, w tym również

budowy małego ronda

Wady sygnalizacji świetlnej

Nierzadko można się spotkać z opinią, że sygnalizacja zawsze

poprawia bezpieczeństwo ruchu. Jednakże, zarówno krajowe, jak i

zagraniczne badania wykazują, że przedwcześnie zainstalowana

sygnalizacja może powodować wzrost liczby wypadków. Stąd

wprowadzanie sygnalizacji świetlnej na skrzyżowaniu musi być

poprzedzone wnikliwą analizą możliwości innych sposobów

usprawnienia ruchu.

Zainstalowanie sygnalizacji na skrzyżowaniu mogą uzasadniać:

a) natężenia ruchu kołowego na drodze głównej i podporządkowanej,

b) natężenia ruchu pieszego,

c) wypadki drogowe oraz ich skutki,

d) sterowanie ruchem na sąsiednich skrzyżowaniach,

e) zła widoczność na wlotach i złożoność skrzyżowania,

f) znaczenie arterii,

g) czynniki ekonomiczne

h) straty czasu

i) konieczność regulacji ręcznej i inne.

Cele i kryteria stosowania sygnalizacji świetlnej

Bardzo pomocne dla inżyniera ruchu przy podejmowaniu decyzji jest

łączne kryterium wyrażone liczbą punktów, do ustalenia którego

poszczególne kryteria cząstkowe przelicza się na punkty. W Polsce

Instrukcja [Cli] zawiera pomocnicze kryterium punktowe dla oceny

potrzeby zastosowania sygnalizacji świetlnej na skrzyżowaniu lub na

przejściu dla pieszych poza skrzyżowaniem.

Kryteria cząstkowe obejmują:

a) w odniesieniu do skrzyżowań:

— wartości natężeń ruchu pojazdów (sumaryczne na skrzyżowaniu

i najsłabiej obciążonego wlotu) z uwzględnieniem liczby wlotów

i pasów ruchu oraz wartości natężeń ruchu tramwajowego,

— wartości natężeń ruchu pieszego wraz z liczbą przejść,

— warunki widoczności na skrzyżowaniu,

— liczbę zdarzeń drogowych uznawanych za charakterystyczne dla

braku sygnalizacji, tj. zderzeń czołowo-bocznych, kolizji z powodu

braku widocz ności i najechań na pieszego w okresie ostatnich 24

miesięcy,

b) w odniesieniu do przejść dla pieszych poza skrzyżowaniami:

— obciążenie ruchem pojazdów i pieszych,

— liczba wypadków z pieszymi.

W Instrukcji są podane tablice i wzory do przeliczania kryteriów

cząstkowych na punkty dla obliczenia łącznego kryterium

punktowego, a na podstawie sumy punktów można stwierdzić czy

sygnalizacja jest: zbędna, wskazana, potrzebna.

Należy zwrócić uwagę, że instrukcja o drogowej sygnalizacji

świetlnej nie uwzględnia zastosowania małego ronda jako

rozwiązania wariantowego w stosunku do wprowadzenia na

skrzyżowaniu sygnalizacji. Ocenę efektywności wprowadzenia

sygnalizacji powinno się dokonywać w odniesieniu do konkretnego

typu sygnalizacji, ponieważ koszty inwestycyjne i inne oraz korzyści

związane z zastosowaniem sygnalizacji w dużym stopniu zależą od

jej rodzaju oraz od wahań i struktury kierunkowej natężeń ruchu.

Rodzaje sygnalizacji świetlnej

(wg różnych kryteriów)

Sposób realizacji programu:

—

cykliczne stałoczasowe,

—

aktualizowane z wieloma programami stałoczasowymi,

—

zbudzane,

—

akomodacyjne,

—

acykliczne.

Sposób współdziałania z innymi sygnalizacjami:

—

odosobnione

—

sprzężone,

—

skoordynowane na ciągu,

—

centralnie sterowane.

Stopień skomplikowania:

—

sterowanie lokalne na skrzyżowaniu izolowanym z sygnalizacją

stałoczasową

—

sterowanie lokalne na skrzyżowaniu izolowanym z sygnalizacją

akomodacyjną

—

koordynacja na ciągu komunikacyjnym

—

koordynacja sieciowa stałoczasowa,

—

automatyczne sterowanie na sieci ulic.

Projektowanie sygnalizacji

Elementy programu sygnalizacji

Plan sygnalizacji

— harmonogram pracy programów sygnalizacji w

zestawie skrzyżowań skoordynowanych wraz z przesunięciami fazowymi.

Cykl sygnalizacji

T [s] — jest to 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 wszystkie sąsiadujące ze sobą

przedziały sygnalizacyjne w których dla określonego zbioru strumieni

ruchu nadawany jest sygnał zielony.

Grupa sygnalizacyjna

jest to zespół sygnalizatorów wyświet lających

identyczne sygnały w programie sygnalizacji.

Przedział sygnalizacyjny

jest to przedział między dwoma kolejnymi

punktami przełączeń, czyli momentów zmian co najmniej jednego

sygnału w programie sygnalizacji.

Grupy kolizyjne

— para grup sygnałowych, które w określonym

programie sygnalizacji nie mogą jednocześnie nadawać sygnału

zielonego.

Czas międzyzielony

[s] — 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.

Punkt przełączeń

— chwila w programie sygnalizacji, w której

następuje zmiana co najmniej jednego sygnału.

S p l i t

określa podział cyklu na poszczególne fazy, wyraża się go

zbiorem ilorazów czasów trwania poszczególnych faz do czasu trwania

cyklu. Struktura programu jest to sekwencja faz sygnalizacyjnych cyklu

z przyporządkowanymi strumieniami ruchu i grupami sygnalizacyjnymi

z przyporządkowanymi strumieniami ruchu i grupami sygnalizacyjnymi.

Sporządzenie programu sygnalizacyjnego obejmuje:

1. zebranie danych wyjściowych do projektowania sygnalizacji i

obliczeń przepustowości,

2. ustalenie liczby oraz kolejności faz i podfaz ruchu, tj. struktury

programu, przez określenie grup strumieni ruchu, które będą

jednocześnie uzyskiwały sygnał zielony wyświetlany przez grupę

sygnalizacyjną,

3. obliczenie czasów ewakuacji dla pojazdów i pieszych,

4. obliczenie czasu trwania cyklu, poszczególnych faz sygnałów,

5. sprawdzenie przepustowości,

6. obliczenie mierników efektywności.

Dane niezbędne w procesie projektowania programu :

a) wartości istniejących i prognozowanych natężeń ruchu wraz ze

strukturą rodzajową i kierunkową. Przydatne są również dane o

krótkotrwałych, dziennych i tygodniowych wahaniach ruchu,

b) istniejące lub proponowane geometryczne rozwiązanie

skrzyżowania z uwzględnieniem: szerokości wlotów oraz liczby i

przeznaczenia pasów ruchu, długości stref akumulacji, promieni

skrętu, przebiegu torowisk tramwajowych i przejść pieszych,

c) prędkości ruchu na wlotach,

d) o wypadkach na skrzyżowaniu,

e) innych danych do obliczeń przepustowości dotyczących: lokalizacji

przystanków, parkowania, natężenia ruchu pieszego itd

przystanków, parkowania, natężenia ruchu pieszego itd.

Wybór struktury programu

jest punktem wyjściowym w procesie

projektowania programu i jest często przeprowadzany w sposób

iteracyjny — z uwzględnieniem struktury kierunkowej ruchu i

ograniczeń geometrycznych. W pierwszej kolejności należy

rozważyć sygnalizację dwufazową, która zapewnia największą

ogólną przepustowość, a dopiero następnie rozważyć możliwe

modyfikacje

obejmujące wprowadzenie:

—

podfaz dla strumieni pojazdów w lewo,

—

pełnych faz dla: strumieni w lewo z przeciwległych wlotów

(równocześnie) lub dla całych przeciwległych wlotów osobno, oraz

innych kombinacji bezkolizyjnych faz i podfaz,

—

sygnalizacji wielofazowej.

W dalszej kolejności należy rozważyć możliwości: zmian

przeznaczenia pasów ruchu i wprowadzenie dodatkowych pasów,

ograniczenie niektórych relacji, a nawet zmiany typu rozwiązania

geometrycznego.

Rys. 12.7. WPŁYW ZMIAN DŁUGOŚCI CYKLU NA STRATY CZASU PRZY: 2-

FAZOWEJ SYGNALIZACJI NA 1-WLOTOWYM SKRZYŻOWANIU, RÓWNYCH ,S

1800 E/hz, RÓWNYCH G

, t

, = 10 s I CAŁKOWITYM NATĘŻENIU NA

SKRZYŻOWANIU: 3000, 2800, 2400 P/h

ygnalizacja wielofazowa

, zapewnia bezpieczeństwo i daje

mniejszą ogólną przepustowość i większe straty czasu.

Sygnalizacja dwufazowa

jest najbardziej efektywna ze względu

na najkrótszy czas tracony w cyklu. Średnie straty czasu są

mniejsze przy krótkich cyklach, które jednak charakteryzuje

mniejsza ogólna przepustowość.

Badania kanadyjskie wykazały, że zbyt długie sygnały zielone nie

są korzystne, gdyż powyżej 40 s maleje wartość natężenia

nasycenia.

Wymogi bezpieczeństwa ruchu dotyczące zapewnienia

odpowiednich

czasów ewakuacji

, muszą być bezwzględnie

spełnione, natomiast wnikliwa analiza możliwości technicznych

rozwiązań i mierników efektywności skrzyżowania powinna

decydować przy wyborze rozwiązań.

Sygnalizacja akomodacyjna

Sygnalizację akomodacyjna

charakteryzuje możliwość zmian

liczby, kolejności i długości faz (podfaz), w zależności od potrzeb

ruchowych rejestrowanych przez detektory. Taka sygnalizacja jest

szczególnie zalecana na odosobnionych skrzyżowaniach, gdzie

niepotrzebna jest koordynacja z sąsiednimi skrzyżowaniami i w

stosunku do sygnalizacji stałoczasowej wykazuje następujące

zalety

—

dostosowuje się samoczynnie do krótkotrwałych wahań ruchu oraz

zmniejsza liczbę zatrzymań i straty czasu pojazdów, a tym samym

zużycie paliwa,

—

zwiększa efektywność w przypadku sygnalizacji wielofazowej,

—

pozwala na funkcjonowanie sygnalizacji nawet przy małych

natężeniach ruchu (np. w porze nocnej).

Wadą

omawianej sygnalizacji jest :

—

większy koszt urządzeń sterujących i ich eksploatacji.

Dane ruchowe są przekazywane do sterownika przez detektory, czyli

urządzenia służące do wykrywania przejazdu lub obecności

uczestników ruchu za pomocą czujnika.

Obecnie w sterowaniu akomodacyjnum i acyklicznym są stosowane

następujące

rodzaje

czujników

przyciskowe (dla pieszych),

indukcyjne,

magnetyczne,

ultradźwiękowe,

pneumatyczne

radarowe.

Rodzaj detekcji, lokalizacja detektorów i ich konfiguracja zależą od:

typu sterowania,

mierzonych parametrów

geometrii skrzyżowania.

Metody sterowania akomodacyjnego można podzielić na trzy typy:

częściowej akomodacji,

pełnej akomodacji w wersji podstawowej

akomodacji wyższego rzędu.

Sygnalizacja częściowo akomodacyjna

—

jest stosowana na skrzyżowaniach ulic o zróżnicowanym

znaczeniu komunikacyjnym. Detektory są zainstalowane na

wlotach kierunku podrzędnego CD. Kierunek podstawowy AB

otrzymuje sygnał zielony zawsze, kiedy tylko nie ma zgłoszenia na

przejazd z kierunku podrzędnego, czas trwania sygnału zielonego

— ze względu na konieczność zapewnienia przepustowości

wlotów na kierunku AB, nie może być krótszy niż

(rys- 12.8a). Po zarejestrowaniu zgłoszenia na przejazd (lub

przejście) — na kierunku podrzędnym, otrzymuje on

sygnał

zielony o minimalnej długości

zależnej od:

—

odległości detektora od linii zatrzymań

—

długości przejścia dla pieszych w poprzek drogi głównej — w

przypadku zgłoszenia ze strony pieszych,

—

nie może być krótszy od oczekiwanego — przez

kierowcówminimalnego, czasu trwania od 6 do 8 sekund

min

Pełną akomodację

umożliwia zainstalowanie detektorów na

wszystkich wlotach. Długość sygnału zielonego dla każdej z faz

może się zmieniać w zależności od potrzeb ruchu w przedziale

(Gmin, Gmax). Sposób wydłużania sygnału zielonego, który

przedstawiono na rusunku 12.8b i 12.9a-d, jest identyczny jak w

przypadku sygnalizacji częściowo akomodacyjnej. Fazy, na które

nie zostało zgłoszone zapotrzebowanie — przez pojazdy lub

pieszych, są opuszczane.

Długości sygnałów zielonych zależą od:

lokalizacji detektorów,

długości przejść pieszych i nie mogą być krótsze od pewnego

minimum oczekiwanego przez kierowców (6—8 s)

wymagań

Mierniki bezpośrednie

odczuwalne przez kierowców :

straty czasu,

liczba zatrzymań

długości kolejek pojazdów,

Mierniki wtórne:

zużycia paliwa,

emisji spalin

hałasu

kosztów ruchu.

Strata czasu pojazdu

jest to różnica pomiędzy czasem

niezakłóconego przejazdu przez skrzyżowanie, a czasem

potrzebnym na przejazd w danych warunkach.

Document Outline