3. Przepustowość skrzyżowań (patrz także pytanie nr III_4).

Przepustowość skrzyżowań bez sygnalizacji.

Przebieg obliczeń przepustowości wlotów podporządkowanych skrzyżowania oraz oceny warunków ruchu na wlotach podporządkowanych obejmuje następujący tok postępowania:

• ustalenie natężeń relacji nadrzędnych Q_n dla poszczególnych relacji podporządkowanych

Np. dla skrętu w prawo z wlotu podporządkowanego Q_n=Q_AW+0,5Q_AP, bo chociaż skręt w prawo wlotu nadrzędnego nie koliduje ze skrętem w prawo z wlotu podporządkowanego to uwzględnia się go przy obliczaniu z powodu ograniczonego zaufania kierowców z wlotu podporządkowanego do sygnalizowania kierunkowskazem zamiaru wykonania manewru przez pojazd z drogi głównej),

• ustalenie granicznych odstępów czasowych t_g

Graniczne odstępy czasowe są ustalane w zależności od rodzaju manewru i sposobu podporządkowania wlotu (znak A-7 lub B-20) oraz prędkości ruchu na drodze głównej (pomierzona, średnia lub maksymalna dozwolona),

• wyznacz. wyjściowych przepustowości relacji podporządkowanych C_or

Przepustowość wyjściowa oznacza max liczbę s.o. które przecinają potok nadrzędny w okresie jednej godziny, wykorzystując wszystkie dostępne luki czasowe większe od ustalonego odstępu granicznego t_g. Danymi wyjściowymi dla wyznaczenia C_or są Q_n i t_g. wartości przepustowości wyjściowej odczytujemy z wykresów,

• sprowadzenie przepustowości obliczanych relacji do rzeczywistych warunków ruchowo - geometrycznych za pomocą współczynników korygujących

Przepustowość relacji C_r obliczamy ze wzoru:

C_r = C_or⋅f_d⋅f_p⋅f_w

C_r - przepustowość relacji z jednego pasa ruchu [E/h],

C_or - przepustowość wyjściowa [E/h],

f_d - współczynnik korygujący uwzględniający wpływ dławieni ruchu na wlocie,

Dławienie ruchu - ograniczenie możliwości wykonania manewrów pojazdów relacji na wprost i w lewo z drogi podporządkowanej przez relacje dławiące z drogi głównej i bocznej, które mając pierwszeństwo przed pojazdami wyżej wymienionymi są równocześnie same podporządkowane innym relacjom z drogi głównej.

f_w - współczynnik korygujący uwzględniający wpływ widoczności,

f_p - współczynnik korygujący uwzględniający wpływ szerokości pasa ruchu, typ wlotu i natężenie ruchu pieszego.

• obliczenie przepustowości pasów ruchu i wlotów

Jeśli z pasa ruchu na wlocie korzystają pojazdy jednej tylko relacji, przepustowość takiego pasa jest równa przepustowości relacji C_r. Kiedy z j-tego pasa ruchu korzystają pojazdy dwóch lub trzech relacji to jego przepustowość liczymy ze wzoru:

m_p - procentowe udziały relacji,

C_L - przepustowość relacji.

Jeśli wlot podporządkowany ma dwa lub trzy pasy ruchu o przepustowości C_j a z poszczególnych pasów korzysta m_j [%] potoku na wlocie to przepustowość rzeczywista wlotu podporządkowanego równa jest najmniejszej wartości:

[E/h] j=1,2,3,…

• ocena PSR na pasach wlotów podporządkowanych skrzyżowania przy określonych warunkach ruchu

Do oszacowania PSR niezbędne jest określenie rzeczywistej rezerwy przepustowości tj. różnicy między obliczoną przepustowością Cj pasa ruchu a panującym na nim natężeniem ruchu Q_j i jej porównanie z rezerwami przepustowości odpowiadającymi różnym PSR. Wyodrębniono 4 poziomy PSR. Szacujemy je z wykresu znając przepustowość pasa ruchu C_j i rezerwę przepustowości ΔCⁱ.

Przepustowość skrzyżowań z sygnalizacją świetlną.

Przepustowość skrzyżowania z sygnalizacją oznacza max liczbę pojazdów które mogą przejechać linię zatrzymań pasa ruchu lub wlotu przy określonych warunkach: geometrycznych, otoczenia, ruchowych oraz przy określonym programie sygnalizacji, w danym okresie czasu - przeważnie przyjmuje się 1h.

Przepustowość skrzyżowanie może się zmieniać w zależności od układu faz, programu sygnalizacji, warunków geometrycznych, przeznaczenia pasów, warunków ruchowych oraz kombinacji tych czynników.

Przepustowość skrzyżowań z sygnalizacją jest zależna od przepustowości wlotów które są determinowane przez wartości natężeń nasycenia i parametrów programu sygnalizacji. Opisuje to następujący związek:

S - natężenie nasycenia; max natężenie potoku pojazdów, które mogą przejechać linię zatrzymań wlotu, w warunkach ruchowych i drogowych podczas efektywnego sygnału zielonego przeliczonego na jedną godzinę.

Udział efektywnego sygnału zielonego dla danej grupy pasów w cyklu:

W analizie przepustowości skrzyżowań stosuje się dwa wskaźniki:

• stopień nasycenia
  

• stopień obciążenia
  

Zależność między stopniem nasycenia i obciążenia

Natężenie nasycenia S w warunkach idealnych = 1890 E/hz ≈ 1900 E/hz/pas przy zachowaniu warunków: jazda na wprost, szerokość pasa 3,5m, brak pojazdów ciężkich, brak przystanków komunikacji zbiorowej, brak parkowania, pochylenia wlotów).

Założenia metody polskiej obliczania przepustowości:

• analiza prowadzona jest pasami ruchu,

• uwzględniane są czynniki: szerokość pasa ruchu, promień skrętu, spadek na wlocie, położenie pasa na wlocie, długość pasa ruchu, powierzchnia azylu, udział pojazdów ciężkich, natężenie strumienia priorytetowego, przystanki komunikacji zbiorowej, struktura kierunkowa ruchu, długość sygnału zielonego, zielona strzałka,

• rodzaje analiz: ocena przepustowości i warunków ruchu na istniejących skrzyżowaniach lub projektowanie nowych rozwiązań.

Schemat procedury analizy przepustowości i warunków ruchu na skrzyżowaniu z sygnalizacją:

• dane ruchowe (istniejące i prognozowane natężenia ruchu, dane określające niestacjonarność ruchu),

• dane dotyczące rozwiązania geometrycznego (typ rozwiązania, liczba i przeznaczenie pasów ruchu),

• obliczenie natężeń nasycenia relacji bezkolizyjnej,

• parametry programu sygnalizacji (układ faz, długości cyklu i sygnałów),

• obliczenie natężeń nasycenia relacji kolizyjnych (pasy ruchu z relacją w lewo i w prawo),

• rozkład ruchu na pasy,

• obliczenie przepustowości pasów i grup pasów,

• obliczenie strat czasu i innych mierników oceny efektywności dla wlotów odosobnionych lub zależnych,

• klasyfikacja warunków ruchu (kolejka pozostająca, straty czasu, liczba zatrzymań, długość kolejki, PSR).

Przepustowość małych rond.

Przepustowość ronda jest sumą natężeń ruchu na wlotach. Wyróżnia się następujące przepustowości:

• przepustowość rzeczywistą C_rz, wyznaczoną jako sumę natężeń ruchu na wlotach ronda przy rzeczywistej proporcji natężeń ruchu i w sytuacji, gdy natężenie ruchu na wlocie krytycznym k osiągnie przepustowość tego wlotu.

• przepustowość maksymalną C_max, wyznaczoną jako sumę przepustowości wlotów przy optymalnej (z punktu widzenia przepustowości ronda) proporcji natężeń ruchu, przy której natężenia na wszystkich wlotach są równe przepustowości tych wlotów. W tym przypadku zakłada się, iż struktura kierunkowa ruchu na wlotach pozostaje nie zmieniona.

• przepustowość wlotu C_wl jest to max liczba pojazdów umownych, która może wjechać z wlotu na jezdnię ronda przy występowaniu ciągłej kolejki pojazdów na wlocie, co odpowiada wykorzystaniu każdej dostępnej luki czasu w potoku ruchu na jezdni ronda.

Do planowania możemy przyjąć następujące wartości przepustowości małego ronda:

• dla rond o jednym pasie ruchu na wlotach i na jezdni ronda - min. 1500 E/h, max 2500 - 2800 E/h,

• dla rond o dwóch pasach ruchu na wlotach i na jezdni ronda - min. 1800 E/h, max 3500 - 4000 E/h.

Rondo traktuje się jako ciąg skrzyżowań typu „T” z pierwszeństwem przejazdu, gdzie natężeniem relacji nadrzędnych Q_r jest potok na rondzie.

Przy obliczaniu wartości przepustowości max ronda lub przepustowości rzeczywistej należy uwzględnić fakt, że potoki ruchu Q_rwl wokół wyspy ronda powstają z potoków ruchu na wlotach ronda Q_wl, jak również to, że od wielkości Q_rwl zależy zależą przepustowości wlotów ronda C_wl. Z uwagi na to sprzężenie zwrotne, w obliczeniach wykorzystuje się procedurę iteracyjną, zakładając i korygując w obliczeniach wyjściową wartość natężenia ruchu na jezdni ronda. Można wyróżnić dwa typy iteracji:

• dla obliczania przepustowości max ronda,

• dla obliczania przepustowości rzeczywistej ronda.

Różnią się one sposobem obliczania natężenia ruchu na jezdni ronda. W pierwszej zakłada się, że natężenie potoku ruchu na jezdni ronda przy pierwszym wlocie (wlocie A) jest równe zeru (Q_rA=0). W drugim typie iteracji wyznacza się wlot krytyczny k (o najgorszych warunkach ruchu, wartości rezerwy przepustowości ΔC_wl) dla którego w procesie iteracji ma zajść warunek Q_k=C_k, oraz przyjmuje się wartości natężeń ruchu na wlotach przy zachowaniu zadanej proporcji natężeń. Procedurę iteracyjną uważa się za zakończoną, jeżeli:

• różnica pomiędzy początkową a końcową wartością natężenia Q_rA jest mniejsza od zadanej dokładności iteracji (dla typu I),

• różnica pomiędzy przyjętą wartością natężenia Q_k' a otrzymaną wartością przepustowości C_k jest mniejsza od zadanej dokładności iteracji.

Max przepustowość ronda C_max jest równa sumie obliczonych w procesie iteracji typu I przepustowości poszczególnych wlotów C_wl:

dla wl = 1,2,…,N

Przepustowość rzeczywista ronda C_rz jest równa przepustowości obliczonej w procesie iteracji typu II przy rzeczywistej proporcji natężeń z poszczególnych wlotów:

m_a : m_b : … : m_N = Q_A/ΣQ_wl = Q_B/ΣQ_wl = … = Q_N/ΣQ_wl

W obliczeniach iteracyjnych uzyskuje się C_wl=Q_wl dla wlotu krytycznego k decydującego o przepustowości. Wg tego wlotu oblicza się następnie C_rz

m_k - procentowy udział potoku na wlocie krytycznym k w sumarycznym potoku pojazdów wjeżdżających na rondo ze wszystkich wlotów [%].

---