Evaluarea Caracteristicilor Traficului Urban Prin Proba DE Drum

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN

CLUJ-NAPOCA

FACULTATEA DE MECANICĂ

LUCRARE DE DIZERTAȚIE

Absolvent,

Răzvan Bogdan PAȘCU

2016

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN

CLUJ-NAPOCA

FACULTATEA DE MECANICĂ

SPECIALIZAREA LOGISTICA TRANSPORTURILOR RUTIERE

EVALUAREA CARACTERISTICILOR TRAFICULUI URBAN PRIN PROBA DE DRUM

Conducător științific, Absolvent,

Prof. Dr. Ing. Nicolae FILIP Răzvan Bogdan PAȘCU

2016

Cuprins:

1. Introducere 4

2. Elemente de teorie a traficului utilizate în dezvoltarea lucrării. 9

2.1. Parametrii macroscopici 10

2.1.1. Debitul traficului 10

2.1.2. Densitatea traficului 11

2.1.3. Viteza medie spațială 11

2.1.4. Câmpul de viteze 12

2.2. Diagrame fundamentale ale traficului 12

2.2.1. Regimuri de trafic 12

2.2.1.1. Regimul trafic liber 13

2.2.1.2. Regimul trafic la capacitate 13

2.2.1.3. Regimul trafic saturat 13

2.2.2. Modele matematice pentru diagramele fundamentale 14

2.2.2.1. Modelul Greenshield 14

2.2.2.2. Diagrama triunghiulară 15

2.2.2.3. Diagramele fundamentale asociate ale traficului 16

3. Tehnici de evaluare a stării traficului 19

3.1. Evaluarea prin măsurători în segmente 20

3.1.1. Detecția cu bucle inductive 21

3.1.2. Detecția prin intermediul câmpului magnetic 23

3.1.3. Detecția prin presiune de contact 24

3.1.4. Detecția video 26

3.1.5. Detecția radar cu microunde 27

3.1.6. Detecția laser 29

3.2. Evaluarea prin proba de drum 31

1. Introducere

Societatea modernă se caracterizată printr-un ritm accelerat de dezvoltare în toate domeniile, un schimb masiv de valori materiale și spirituale, care se bazează pe o permanentă deplasare a bunurilor și a oamenilor dintr-un loc în altul. Nevoile de a stabili contacte și legături între oameni și de a transporta produse și bunuri au condus la o cerință de deplasare tot mai ridicată. Totodată, transporturile și activitățile auxiliare reprezintă una din sursele importante care influențează negativ calitatea mediului ambiant prin poluarea fonică, a aerului și a apelor.

Infrastructura rutieră este elementul central într-un sistem de transport rutier. Aceasta este alcătuită din facilitățile, serviciile și instalațiile de bază necesare pentru funcționare atât pe șosele și străzi, cât și pe autostrăzi.

Între infrastructura rutieră a unei regiuni și dezvoltarea sa economică există o relație biunivocă. Din cele mai vechi timpuri, regiunile cele mai prospere s-au situat fie de-a lungul căilor importante de comunicație, fie la întretăierea lor. Potențialul de dezvoltare al unei regiuni este cu atât mai mare cu cât respectiva dispune de o infrastructură mai dezvoltată. Fără îndoială, infrastructura rutieră se numără printre factorii cei mai importanți ai competitivității economice naționale sau regionale, alături de regimul fiscal, de infrastructura tehnologică și de cercetare sau de nivelul de pregătire a forței de muncă. Reciproca relației este, de asemenea, valabilă. Creșterea economică determină implicit o creștere a nevoilor de transport rutier, chiar mai accentuată, a persoanelor și a mărfurilor, creând o presiune suplimentară asupra infrastructurii existente.

În mod simetric, lipsa unei infrastructuri rutiere adecvate poate sufoca dezvoltarea, iar economia regională stagnează sau chiar înregistrează un regres. Accesul dificil (măsurat în timp și cost) spre arealele cu funcțiuni economice, rezidențiale sau de agrement ale unei regiuni face ca aceea să fie mai puțin atractivă atât pentru mediul de afaceri, cât și pentru populație. Costurile mari de transport al mărfurilor (fie că vorbim de materii prime, semifabricate sau de produse finite) și deplasarea în condiții dificile a persoanelor dintr-o anumită zonă sunt factori ce descurajează investițiile economice și conduc la precarizarea treptată a acelei zone.

Orașele reprezintă motorul economiei românești. Cei mai mulți cetățeni trăiesc în mediul urban, reprezentând 54% din totalul populație (fig. 1.1). Aceștia contribuie la Produsul Intern Brut al României în proporție de 66,6% (fig. 1.2). Analizând în continuare, putem deduce că majoritatea PIB-ului este generat în zona urbană, reprezentată de 10,6% din populație, și în zona intermediară, reprezentată de 46% din populație. O mobilitate urbană sustenabilă, care să permită oamenilor și bunurilor să circule liber, în siguranță, cu protejarea mediului înconjurător, este crucială pentru calitatea vieții noastre și pentru sănătatea economiei.

Dată fiind dezvoltarea socio-economică a orașului Cluj-Napoca, aglomerația, poluarea și nivelul scăzut de securitate au devenit o constantă în viața clujenilor, având un impact direct asupra sănătății lor și efecte negative asupra calității mediului înconjurător și al viitoarei dezvoltări urbane.

Creșterea semnificativă a traficului în oraș cauzează aglomerație, acest lucru afectând în egală măsură atât pietonii, cât și ceilalți participanți la trafic. Aceasta are un impact negativ la nivel economic, social și asupra calității mediului înconjurător.

Apariția aglomerărilor pune în evidență faptul că se tinde spre atingerea limitei de capacitate a rețelei, modificându-se intensitatea traficului și influențând calitatea infrastructurilor până în momentul apariției imposibilității de deplasare, deci a blocajelor (ambuteiaje, străzi pline, mașini blocate).

În condițiile dezvoltării urbane, circulația rutieră se schimbă și viteza de circulație crește, impunându-se, astfel, transformarea vechiului sistem al rețelei de transport într-unul eficient, corespunzător unui oraș nou, cu o vitalitate sporită în toate domeniile: producția materială, activitatea administrativă, politico-socială, strategică, etc.

Organizarea circulație trebuie să aibă în vedere un aspect esențial, și anume mobilitatea urbană. Această noțiune înglobează suma acțiunilor întreprinse pentru a obține un mediu cât mai curat, în contextul protecției populației și asigurării necesarului deplasărilor în condiții optime de timp și securitate. Pentru acest scop, sunt întreprinse unele acțiuni complementare, care vizează:

o circulație fluentă chiar și la ore de vârf;

trasee cât mai directe parcurse în timpi cât mai reduși;

transport în comun flexibil, adaptat fluxurilor de utilizatori, diversificat și operativ, cu capacitate sporită;

echilibru și regularitate în trafic;

trasee principale diversificate cu unele alternative;

asigurarea condițiilor de trafic continuu, cu un număr redus de staționări și un cuantum al regimurilor tranzitorii (accelerări/decelerări) de exploatare a motoarelor redus;

reducerea poluării mediului atât din punct de vedere chimic, cât și sonor, prin promovarea combustibililor ecologici ca sursa alternativă de energie în mediul urban.

Creșterea numărului de vehicule în mediul urban pune, pe lângă problema circulației, și pe aceea a congestiei și a parcărilor. Este evident că în perioada zilei, din numărul total de vehicule existente la un moment dat pe unitatea de suprafață (km2), procentul celor care sunt staționate este între 25%-45%. Cu cât ne apropiem mai mult de zonele de interes public (centre comerciale, unități medicale, instituții publice), cu atât acest procent crește și, implicit, duce la apariția unor fenomene aleatoare de trafic. În foarte multe cazuri, acestea se produc datorită vehiculelor staționate și reducerilor semnificative de benzi active de circulație. Chiar dacă artera respectivă a fost proiectată să asigure deplasarea vehiculelor pe două sau trei benzi pe sens, staționarea face ca una din benzi să dispară și, astfel, se reduce semnificativ capacitatea de trafic. Staționarea pe căile de circulație devine un obstacol în asigurarea fluenței deplasării. În același timp, neasigurarea spațiilor de staționare face ca circulației să îi lipsească scopul, fiind imposibilă ajungerea la destinație a participantului la trafic.

O altă problemă de interes major în traficul rutier urban o constituie contradicția dintre elementul arhitectonic al orașului și necesitatea de deplasare. În special în cazul centrelor istorice, unde este foarte dificil să se asigure curenți de trafic optimi, apar o serie de probleme aproape imposibile privind asigurarea necesarului de benzi de circulație și amenajarea corespunzătoare a arterelor de trafic. Mai mult, amplasarea spațiilor de parcare în aceste zone este extrem de dificilă, astfel că au început să apară deja unele soluții, și anume parcările subterane.

Îmbunătățirea gestionării rețelei urbane presupune adaptarea acesteia așa cum se prezintă, fără a se recurge la construcția de noi străzi. Gestionarea traficului poate avea în vedere și o modificare a infrastructurii, ducând la următoarele obiective:

optimizarea acceselor pentru persoane și mărfuri;

optimizarea fluxurilor de trafic;

reducerea numărului de accidente;

creșterea siguranței în deplasare;

dezvoltarea sistemelor informaționale de trafic;

implementarea sistemelor inteligente de trafic (STI).

Un răspuns la problemele actuale legate de transportul rutier ar putea fi oferit, așadar, de Sistemele de Trafic Inteligente (STI), care cuprind diverse tehnologii. Acestea ne pot oferi soluții optime în ceea ce privește eficiența, sustenabilitatea, siguranța și securitatea transportului rutier.

La nivel tehnologic, principalul avantaj oferit de sistemul de management al traficului îl constituie modul de funcționare adaptiv al componentelor de semaforizare, așa numitul regim de funcționare „inteligent”. Acest modul constă în ajustarea timpilor de semaforizare din intersecții la valorile de trafic din fiecare moment, având la bază detectori de trafic instalați în intersecții, care furnizează informațiile necesare sistemului. Pe baza acestora, modulurile de control de la distanță asigură implementarea timpilor de trafic sincronizați.

Sincronizarea (adaptivitatea) este aplicată pe grupe de intersecții și treceri pietonale. Sistemul se bazează pe principii de coordonare între intersecțiile din aval și din amonte, cu o arhitectură distribuită pentru a nu pierde funcționalitatea la nivel local, și integrează tehnologii destinate comunicațiilor de date (prin cablu, fibră optică și wireless), controlului fluxului de vehicule (automate de trafic) și achizițiilor de date (senzori de trafic, echipamente pentru determinarea emisiilor poluante, camere video). Utilizând datele de trafic colectate de detectori, se vor putea modifica automat, la nivel de intersecție și grup de intersecții, următorii parametrii:

timpii de ciclu ai intersecției (din momentul în care apare culoarea verde la un semafor și până reapare culoarea verde la același semafor);

timpii relativi de verde dintre intersecțiile adiacente;

timpul de verde sau alte seturi de semnale de trafic;

Implementarea sistemului de management și control al traficului duce la reducerea considerabilă a timpului petrecut în trafic, la reducerea nivelului de poluare și, implicit, la un confort sporit atât pentru conducătorii auto, cât și pentru călătorii din mijloacele de transport în comun.

Pentru dezvoltarea capacității de circulație în centrele urbane, este necesară implementarea, utilizarea și dezvoltarea continuă a unui sistem de gestiune a transportului, care să asigure suportul cel mai adecvat în procesul decizional privind dezvoltarea sistemului de transport urban. Sistemul de gestiune a traficului este un sistem STI orientat spre tehnologie, care are rolul de a asigura controlul și monitorizarea traficului, precum și de a furniza informații călătorilor. Scopul final este reducerea congestinărilor și aglomerărilor de trafic, a timpului de călătorie și a timpului de intervenție în caz de accident. Pentru siguranță și mobilitate în trafic sunt gestionate informații referitoare la modul de transport, ruta și durata deplasării.

Necesitatea unui sistem de transport durabil conduce, în mediul urban, la o importanță scăzută a construcției rutiere. Accentul marcant cade asupra optimizării performanțelor infrastructurii existente, a gestiunii cererii și a promovării unui transfer modal către transportul public și asupra altor mijloace de transport, care să respecte mediul înconjurător.

Traficul rutier este influențat de modalitatea de gestiune a sistemului de transport rutier (om-autovehicul-drum) și de aceea este necesar să se acorde o atenție corespunzătoare analizei fiecăruia dintre acești participanți. În secolul al XXI-lea, deplasările fac parte din cotidian și reprezintă un factor important de echilibru în contextul dinamicii societății moderne (fig. 1.3).

2. Elemente de teorie a traficului utilizate în dezvoltarea lucrării.

Viața modernă este confruntată cu situații contradictorii. Cu cât suntem mai des în criză de timp, cu atât suntem mai mult puși în situația de a aștepta: la supermarket, la bancă sau la oricare alt serviciu, la accesarea internet-ului sau când apelăm un număr prin telefon. Dar cel mai des așteptările din traficul rutier urban, de la intersecții sau treceri de pietoni, la parcări și până la apariția situațiilor de urgență pe drum (un accident, un blocaj de circulație) pot genera multe minute de întârziere pentru oricare dintre participanții la trafic.

Astfel, ne confruntăm în mediul urban cu o problemă majoră pe care trebuie să o rezolvăm, și anume problema apariției și dizolvării șirurilor de așteptare sau a cozilor. Rezolvarea acestui tip de probleme se realizează pe baza analizei fluxurilor rutiere cu ajutorul teoriei probabilităților și statisticii matematice, printre care putem reaminti parametri macroscopici de trafic, diagrama fundamentală de trafic și unda de șoc.

Cercetarea statistică reprezintă procesul de cunoaștere a fenomenelor de masă cu ajutorul metodelor statistice. Ea se desfășoară în trei etape sau faze succesive:

culegerea datelor sau observarea statistică;

prelucrarea datelor primare și obținerea indicatorilor statistici și derivați;

analiza și interpretarea rezultatelor prelucrării.

Etapele cercetării statistice trebuie organizate astfel încât să reducă la minimum riscul unei erori de culegere, prelucrare și analiză.

Fluxurile rutiere sunt formate din vehicule care interacționează unele cu altele și, de asemenea, cu drumul și mediul înconjurător. Un flux rutier pe o arteră are anumite caracteristici ce variază atât în timp, cât și în spațiu. Dar chiar dacă acestea variază, există o plajă rezonabilă de valori ale comportamentului conducătorilor/vehiculelor și a fluxurilor rutiere în ansamblu.

Deplasarea autovehiculelor pe drumurile publice se poate analiza prin intermediul a două grupe de parametri:

parametri microscopici, ce caracterizează poziția vehiculului singular, considerat entitate în mișcare pe un drum și analizat în consecință prin intermediul particularităților deplasării;

parametri macroscopici, ce definesc comportamentul grupurilor de vehicule ca ansamblu, pe un tronson rutier, la un moment dat sau într-o perioadă de timp.

Parametrii microscopici de trafic reprezintă o grupă de parametri conexă dinamicii autovehiculului, fapt ce face ca o serie de noțiuni să fie explicitate prin relații ce derivă din analiza dinamică.

Din această grupă de parametri fac parte:

intervalul de timp între trecerile succesive ale vehiculelor sau timpul intervehicular – timpul scurs pentru trecerea prin dreptul observatorului a două vehicule care se succed în trafic;

spațiul intervehicular – distanța ce separă două vehicule consecutive;

viteza de trafic – în acest caz se disting trei valori caracteristice:

viteza instantanee – rezultat al măsurătorilor directe cu echipamente de detecție;

viteza medie (cu sau fără considerarea timpilor de staționare) – rezultată în urma prelucrării datelor colectate pe un drum;

câmpul de viteze (statistica de viteze) – definește domeniul de variație a vitezei autovehiculului singular pe un sector de drum supus observării;

accelerația – indicatorul microscopic care permite determinarea cu fidelitate a dinamicii autovehiculului, în special în ciclul de deplasare urban.

Parametrii macroscopici de trafic constituie grupa de parametri ce caracterizează deplasarea fluxurilor de vehicule. Ei reprezintă, la nivel global, starea traficului pe sectoare de drum, de la nivelul unei artere rutiere, până la aglomerare urbană sau regiune.

Din grupa parametrilor macroscopici de trafic fac parte:

debitul traficului – repartiția vehiculelor în timp pentru un sector de drum;

densitatea fluxului – valoarea atașată repartiției de vehicule în spațiu;

viteza medie spațială – permite o evaluare cantitativă a traficului și se obține prin medierea valorilor înregistrate pentru vehiculele care trec printr-un punct;

câmpul de viteze – este viteza unică v(x,t) asociată fiecărui moment t, pentru un punct x.

2.1. Parametrii macroscopici

2.1.1. Debitul traficului

Debitul traficului desemnează repartiția vehiculelor în timp pentru un sector de drum supus observării. Acest indicator permite caracterizarea traficului derulat pe sectoare de drum din punctul de vedere al fluenței traficului,al gradului de încărcare, constituind o modalitate de cuantificare a eficienței utilizării arterelor rutiere.

Matematic se explicitează prin relația:

(2.1)

unde: – q debit;

– t moment timp;

– N număr vehicule;

– x punct situat pe traseu;

Unitatea de măsură în care se exprimă debitul de vehicule, determină practic particularizarea acestuia indicator, astfel:

debit orar, exprimat în [veh/h];

debit unitar, exprimat în [veh/s];

debit zilnic, exprimat în [veh/zi];

debit anual, exprimat în [veh/an].

2.1.2. Densitatea traficului

Densitatea, ca măsură primară a caracteristicilor fluxului rutier, este definită ca numărul de vehicule care ocupă o secțiune de drum sau o bandă de circulație, exprimată în general ca vehicule/kilometru/bandă de circulație.

Densitatea este un parametru ce poate fi măsurat cu dificultate, fiind necesar un punct situat la înălțime de la care să poată fi observată secțiunea de drum.

În determinări experimentale, densitatea fluxului se determină cu relația:

(2.2)

unde: – k reprezintă densitatea;

– N este numărul de vehicule;

– L reprezintă lungimea de traseu la care se face raportarea de flux.

2.1.3. Viteza medie spațială

Viteza reprezintă un parametru important ce descrie starea fluxurilor rutiere, putând fi definită ca rata de variație a spațiului în unitatea de timp. Fluxul rutier considerat ca ansamblu, poate fi caracterizat de o valoare medie a vitezei.

Considerând N vehicule situate pe o arteră rutieră și poziția instantanee a acestora dată de coordonata xi (t), viteza vi a vehiculului i este dată de relația:

(2.3)

Măsurarea vitezei medii în funcție de timp se poate realiza de către un observator cu ajutorul unui radar mobil sau cu ajutorul unui înregistrator de trafic. În cazul în care se analizează viteza unei mulțimi de autovehicule, se constată că acestea diferă foarte mult între ele și, ca urmare, studiul acestora este posibil numai cu metode statistice.

Viteza medie poate fi determinată în baza datelor de trafic disponibile, utilizând relația statistică cunoscută:

(2.4)

unde: – vm este viteza medie;

– vi este viteza instantanee a vehiculului i;

– N reprezintă numărul total al vehiculelor.

2.1.4. Câmpul de viteze

Câmpul de viteze este viteza unică v(x,t), care este asociată fiecărui moment t, pentru un punct x situat pe un traseu:

(2.5)

unde: – vi este viteza instantanee a vehiculului;

– t este momentul de timp;

– u este câmp de viteze;

– x este punctul situat pe traseu.

Acest indicator macroscopic permite aprecierea globală a mișcării flotelor de vehicule pe o arteră rutieră, având o importanță semnificativă în cazul determinării deplasărilor în regim de „undă verde”. De asemenea, indicatorul este relevant și în cazul determinării regimului de deplasare pe autostrăzi, drumuri expres și drumuri naționale.

2.2. Diagrame fundamentale ale traficului

Traficul rutier se află în permanență într-o stare ce poate fi caracterizată prin rata fluxului de trafic, densitate și viteza medie. Toate stările posibile ale traficului pot fi combinate într-o funcție ce este descrisă grafic prin trei diagrame, cunoscute sub numele de diagrame fundamentale ale traficului.

Fiecare dintre aceste diagrame evidențiază relația dintre două dintre cele trei caracteristici menționate mai sus, iar a treia variabilă poate fi calculată prin intermediul relației fundamentale a teoriei traficului:

(2.6)

unde: – q este debitul;

– k este densitatea;

– vm reprezintă viteza medie.

2.2.1. Regimuri de trafic

Înainte de a trasa cele trei diagrame fundamentale, este necesară definirea regimurilor (sau stărilor) de trafic în care se poate găsi un anumit flux de trafic. Fiecare dintre aceste regimuri este caracterizat de un set unic de proprietăți, iar clasificarea lor se poate face fie pe baza gradului de ocupare al autostrăzii, fie printr-o combinație a diferiți parametri de trafic macroscopici.

2.2.1.1. Regimul trafic liber

În condițiile în care traficul este redus, vehiculele pot călători cu viteza dorită, o viteză maximă ce este notată , adică viteza de trafic liber. În acest caz, conducătorii auto nu sunt „deranjați” de celelalte vehicule și încearcă să călătorească la viteza cea mai convenabilă, iar dacă în fața lor se află vehicule ce merg mai încet, le pot depăși fără probleme. În ciuda acestei posibilități de a călători cu viteza dorită, conducătorii auto trebuie să țină cont, totuși, de viteza maximă admisă pe sectorul de drum respectiv ().

Călătoria în regim trafic liber este posibilă, în esență, doar în cazul unui trafic în care nu apar întârzieri din cauza vehiculelor din jur, datorită capacității de a executa manevre de depășire. Acest regim este caracterizat de densități de trafic reduse, adică de distanțe spațiale mari între vehicule. În consecință, într-un regim trafic liber micile perturbații locale ce pot să apară pot fi considerate ca având efecte nesemnificative, iar fluxul de trafic este considerat stabil.

2.2.1.2. Regimul trafic la capacitate

Pe măsură ce densitatea traficului crește, distanța între vehicule scade. La un moment dat, fluxul de trafic va ajunge la o valoare maximă, numită capacitate a drumului și notată . Atunci când rata fluxului de trafic atinge această valoare, distanța temporală medie între vehicule este minimă, aceasta semnificând formarea de grupuri de vehicule foarte apropiate între ele, care se deplasează cu o viteză de trafic la capacitate , mai mică decât viteza de trafic liber. De asemenea, valorilor de trafic la capacitate ale fluxului și vitezei le corespunde o valoare de trafic la capacitate a densității, notată . Trebuie specificat că astfel de plutoane de mașini care se deplasează cu viteză mare sunt foarte instabile, deoarece frânarea unuia dintre vehicule poate avea un efect în cascadă, producând frânări excesive ale mașinilor aflate în spate. În consecință, în acest moment se poate spune că traficul devine instabil.

2.2.1.3. Regimul trafic saturat

În momentul în care densitatea traficului crește peste valoarea corespunzătoare traficului la capacitate, se intră în regimul de trafic saturat, în care rata fluxului și viteza scad spre zero. Încep să se formeze coloane mari de mașini, iar valoarea densității crește tot mai mult. Starea traficului în aceste condiții este denumită trafic congestionat sau saturat. În condițiile extreme în care traficul devine nemișcat, distanța spațială între vehicule devine minimă și mașinile stau „bară la bară”, traficul fiind blocat. Valoarea corespunzătoare a densității de trafic în această situație se numește densitate de blocare () și reprezintă valoarea maximă posibilă a acestui parametru de trafic.

2.2.2. Modele matematice pentru diagramele fundamentale

2.2.2.1. Modelul Greenshield

Greenshield a fost primul care a trasat diagramele fundamentale, pe baza unui număr redus de numărători de trafic. În concepția lui, diagrama k-v este liniară, ceea ce conduce la relații parabolice pentru celelalate diagrame (fig. 2.1).

Deși aceste diagrame reprezintă o simplificare destul de brută a traficului măsurat, ele sunt des folosite încă, datorită simplicității lor. Funcția de echilibru din diagrama k-v poate fi scrisă sub forma:

(2.7)

unde: – k este densitatea;

– v este viteza;

– kb densitatea de blocare;

– vmax reprezintă viteza maximă.

Aplicând relația fundamentală a traficului, rezultă:

(2.8)

unde: – q reprezintă debitul.

Fig. 2.1 Diagramele fundamentale ale lui Greenshield.

În formula 2.8, vom calcul densitatea pentru care fluxul este maxim:

(2.9)

După cum știm, fluxul maxim se obține în regimul trafic la capacitate și este notat cu , iar valoarea corespunzătoare a densității este . Din condiția obținerii maximului (, rezultă:

(2.10)

unde: – kc reprezintă traficul la capacitatea densității.

echivalent cu:

(2.11)

Înlocuind relația 2.11 în relația 2.7, pentru , obținem:

(2.12)

În concluzie, în diagramele lui Greenshield, viteza de trafic la capacitate este jumătatea vitezei maxime pentru trafic liber, iar densitatea de trafic la capacitate reprezintă jumătate din densitatea de blocare .

Ținând cont de relațiile de mai sus, se obține valoarea fluxului maxim, adică a fluxului în regim la capacitate ():

(2.13)

unde: – qc reprezintă valoarea fluxului în regim la capacitate;

De asemenea, înlocuind în relația 2.13 densitatea din relația fundamentală a traficului, obținem:

(2.14)

de unde se extrage :

(2.15)

Formula de mai sus reprezintă funcția inversă pentru din fig. 2.1.

2.2.2.2. Diagrama triunghiulară

O a doua variantă foarte des utilizată a diagramei fundamentale k-q este cea de formă triunghiulară (fig 2.2).

Fig. 2.2 Diagramele fundamentale în cazul diagramei k-q triunghiulare.

În această variantă, se consideră că traficul are o viteză constantă, egală cu , pe toată porțiunea dinaintea atingerii densității la capacitate . Viteza constantă se regăsește și ca pantă a primei părți a caracteristicii triunghiulare, zonă corespunzătoare traficului liber.

Partea a doua a caracteristicii triunghiulare, cea care leagă starea de trafic la capacitate de starea de trafic saturat, are o pantă descendentă, egală cu .

2.2.2.3. Diagramele fundamentale asociate ale traficului

În urma unor măsurători empirice extinse și a eliminării erorilor din modelele mai vechi, în prezent s-a stabilit că forma cea mai corectă și mai universală a celor trei diagrame fundamentale asociate ale traficului este cea reprezentată în fig 2.3.

Fig. 2.3 Cele trei diagrame fundamentale asociate ale traficului.

Se observă că pentru diagramele v-q și q-k, a treia variabilă este un unghi, în timp ce pentru diagrama v-k, a treia variabilă este o arie. Ca și în cazurile anterioare, pe diagrame au fost reprezentate zonele corespunzătoare traficului stabil (regim trafic liber) și instabil (regim trafic peste capacitate).

Concluziile de mai jos sunt valabile pentru toate cele trei tipuri de modele prezentate:

La densitate 0, fluxul de trafic este 0 (nu există vehicule pe drum).

Pe măsură ce densitatea crește, fluxul de trafic crește până la o valoare maximă, corespunzătoare regimului de trafic la capacitate.

O creștere și mai mare a densității va produce o scădere a fluxului de trafic până la 0, atunci când densitatea ajunge la valoarea denumită densitate de blocare.

2.3. Unda de șoc

Unda de șoc este rezultatul convergenței a două viteze spațiale de flux, viteza de șoc fiind dată de tangenta la vitezele celor două concurente (fig. 2.4), expimând în esență modul de propagare a condițiilor de viteză amonte – aval față de segmentul rutier analizat.

Fig. 2.4 Modelul undei de șoc.

Se poate determina pentru viteza undei de șoc posibilitatea exprimării în funcției de timpul de acumulare de vehicule în interval și rata de stocare corespunzătoare condițiilor de trafic în segmentul de drum analizat:

(2.16)

unde: – qav reprezintă fluxul înregistrat în aval de segmentul de drum analizat;

– kav este densitatea fluxului în aval (după) segmentul de drum analizat;

– qam reprezintă fluxul înregistrat înainte (amonte) de începerea segmentului de drum analizat;

– kam reprezintă densitatea (concentrația) fluxului înregistrat înainte de începerea segmentului de drum analizat.

În general, vitezele individuale ale celor două fluxuri sunt mai mari decât viteza undei de șoc deoarece viteza de trafic generală este rezultatul însumării vectorial (după principiul tangentei) a celor două grupe de viteze. Unda de șoc reprezintă o modalitate de analiză a impactului confluenței tendințelor de derulare a traficului atât pentru analiza în urban, cât și interurban, fiind aplicabilă la condițiile de trafic pentru șosele de centură, zona nodurilor divizoare de trafic și pentru autostrăzi. Aceasta, provoacă o reducere a vitezei plutoanelor de vehicule deoarece, în mod natural, intersectarea a două fluxuri cu viteze distincte duce la apariția unui nou flux de vehicule cu o serie de caracteristici distincte, care sunt rezultatul însumării numărului de vehicule (asocierea de mulțimi).

Implicit, conform diagramelor fundamentale de trafic, noul flux majorat este caracterizat printr-o viteză spațială mai redusă.

Considerând diagrama fundamentală debit – flux de vehicule, unde de șoc este determinată de compunerea a două deplasări distincte (fig. 2.5).

Fig. 2.5 Compunerea vitezelor în formarea undei de șoc.

Dacă însă cele două fluxuri de vehicule au viteze egale sau foarte apropiate (caz puțin probabil), unda de șoc nu se va resimți la combinarea celor două fluxuri. Cu cât diferențele vitezelor celor două fluxuri de vehicule este mai mare, unde de șoc va fi mai accentuată.

Viteza undei de șoc va fi conform diagramei din fig. 2.5 exprimată prin relația:

(2.17)

Ecuația conservării fluxului de vehicule pe arterele rutiere în urma detectării undei de șoc este de forma:

(2.18)

3. Tehnici de evaluare a stării traficului

Monitorizarea, optimizarea și managementul evoluției fluxurilor de vehicule, necesită tehnici de înregistrare a parametrilor caracteristici traficului rutier. În multe situații este cazul înregistrării directe de parametrii de trafic, dar sunt și situații în care se impune detecția unor mărimi fizice care pot oferi informații prin prelucrări matematice ulterioare, privind evoluția în timp a variației cantitative și calitative a participanților la trafic.

Problema înregistrării datelor de trafic se conturează odată cu necesitatea identificării vehiculului singular, ca entitate cu caracteristici proprii, care îl particularizează și în același timp, îl desemnează unei categorii de participanți la trafic, în funcție de elementele constitutive și particularitățile acestuia (fizice sau dinamice).

Un vehicul poate fi definit complet din punct de vedere al prezenței în trafic, dacă sunt înregistrați simultan următorii parametrii:

momentul trecerii prin fața detectorului;

viteza instantanee a autovehiculului înregistrată în punctul de detecție;

lungimea sau greutatea, elemente de caracterizare fizică necesare identificării categoriei din care face parte autovehiculul.

3.1. Evaluarea prin măsurători în segmente

Detecția vehiculelor are o importanță deosebită în cadrul sistemelor de reglare a traficului deoarece furnizează informația de bază necesară pentru configurarea sistemului de semnalizare rutieră. Pe de o parte, informația poate fi obținută static, în sensul culegerii datelor de trafic pe o anumită perioadă și apoi includerea acestora în calculele necesare pentru determinarea timpilor de semaforizare. Datele sunt, de obicei, culese pe parcursul unei perioade de cel puțin o săptămână, 24h/zi, pentru a putea obține planuri de semaforizare care să gestioneze cât mai bine fluxurile de vehicule din diferite perioade ale zilei.

Pe de altă parte, informația obținută dinamic, reflectând în orice moment numărul de vehicule care utilizează rețeaua rutieră, este utilizată în cadrul sistemelor adaptive de management al traficului, în care semaforizarea nu se mai bazează pe valori prestabilite, ci timpii de semaforizare se modifică continuu în funcție de volumele reale de trafic înregistrate.

Detecția vehiculelor și a condițiilor de trafic se poate realiza prin tehnici diferite îndeosebi în ceea ce privește identificarea automată a categoriei din care face parte. Dacă identificarea prezenței vehiculului nu ridică probleme deosebite, identificarea clasei din care face parte reprezintă încă o provocare pentru specialiști.

Elemente mobile de detecție și de înregistrare a parametrilor vehiculelor din trafic:

detecție intruzivă (în contact cu calea de rulare):

detecția cu bucle inductive;

detecția prin intermediul câmpului magnetic;

detecție prin presiune de contact;

detecție neintruzivă (fără contact):

detecția video;

detecția radar cu microunde (Doppler);

detecția laser.

Două tehnici prevalează în această direcție:

identificarea în raport cu greutatea pe axe;

identificarea după criteriul lungimii vehiculului.

Din punct de vedere tehnic, ambele modalități de detecție sunt corecte și oferă informați pertinente în acest sens. Pe de o parte, investigarea după criteriul greutății este conformă cu regulamentul european privind clasificarea autovehiculelor și, în plus, este agreată de adiminstratorii drumurilor deoarece oferă o informație directă privind gradul de încărcare al drumului.

3.1.1. Detecția cu bucle inductive

Buclele magnetice inductive reprezintă tipul de detector cel mai des utilizat. Ele generează un câmp electromagnetic, care este perturbat la trecerea vehiculelor a căror prezență o detectează în acest mod. Forma și mărimea acestora diferă de la caz la caz, dimensiunea uzuală fiind de 1m x 1,5m. Componentele principale ale detectoarelor de tip buclă inductivă sunt una sau mai multe spire dintr-un conductor izolat amplasat într-un locaș din drum, un cablu de alimentare care face legătura cu o cutie de joncțiune situată pe marginea drumului, un set de echipamente și unitatea electronică din interior, care este conectată la sursa de alimentare.

Cu ajutorul buclelor inductive se realizează detecția trecerii vehiculelor, a prezenței acestora, a numărăriilor sau a determinării gabaritului. Determinarea vitezei unui vehicul se poate realiza cu ajutorul unei perechi de bucle situate la o anumită distanță cunoscută în același ax al drumului sau cu o singură buclă inductivă, care utilizează un algoritm de măsurare ce ține cont de lungimea buclei, lungimea medie a vehiculului, timpul de staționare în zona activă a detectorului și numărul de vehicule numărate. Noile versiuni de detectoare buclă suportă și clasificarea vehiculelor, prin utilizarea unor frecvențe superioare de lucru.

Pentru monitorizarea întregii direcții de circulație (a tuturor benzilor), se poate utiliza un montaj cum este cel prezentat în fig. 3.1.

Fig. 3.1 Sistem de monitorizare a unei artere rutiere pe baza buclelor inductive

Fig. 3.2 Dispunerea buclelor inductive în carosabil

Bucla este excitată cu semnale care au frecvența între 10kHz și 50kHz și funcționează ca element inductiv cuplat cu o unitate electronică. Atunci când un vehicul trece sau oprește deasupra detectorului (fig. 3.2), inductanța scade. Scăderea inductanței duce la o creștere a frecvenței oscilatorului, fapt sesizat de unitatea electronică ce trimite un impuls controlerului, indicând prezența unui vehicul. Inductanțele uzuale sunt cuprinse între 20H și 200H.

Fluxul magnetic generat este uniform de-a lungul buclei, cu excepția porțiunilor din capete.

Intensitatea câmpului magnetic generat este:

(3.1)

unde: – H este intensitatea câmpului magnetic [A/m]

– N reprezintă numărul de spire

– I este intensitatea curentului electric [A]

– l este lungimea conductorului [m].

Deoarece câmpul magnetic generat este uniform, fluxul magnetic este:

(3.2)

unde: –  este fluxul magnetic [Wb]

– B este densitatea de flux magnetic [T]

– A reprezintă aria secțiunii buclei [m2]

Fluxul magnetic depinde de permeabilitatea magnetică, astfel:

(3.3)

unde: – µo = 4π10-7 [H/m]

– µr = permeabilitatea relativă a materialului (1 pentru aer) [H/m]

Inductanța buclei este:

(3.4)

3.1.2. Detecția prin intermediul câmpului magnetic

Senzorii magnetici sunt detectori pasivi, care detectează obiecte metalice care perturbă câmpul magnetic terestru. În figura următoare (fig. 3.3) este evidențiat modul în care un dipol magnetic al unui vehicul care intră în câmpul de detecție al magnetometrului produce o anomalie magnetică.

Fig. 3.3 Influența vehiculelor asupra câmpului magnetic terestru.

Fig. 3.4 Variația semnalului de ieșire al senzorului la detectarea prezenței unui vehicul.

Pentru măsurarea traficului rutier sunt utilizate două tipuri de senzori magnetici. Primul tip, magnetometrul cu două fluxuri, detectează schimbările componentelor orizontale și verticale ale câmpului magnetic terestru produse de vehiculele rutiere (fig. 3.4). Acest magnetometru are o înfășurare primară și două secundare realizate în jurul unui miez cu permeabilitate magnetică mare. La perturbarea câmpului magnetic, circuitele electronice asociate măsoară tensiunea de ieșire generată de înfășurările secundare. Pentru a fi luată în considerare prezența unui vehicul, această tensiune trebuie să depășească un prag minim. După detectarea vehiculului, indicația de prezență este menținută până când vehiculul părăsește zona de detecție.

Fig. 3.5 Variația liniilor de câmp la înaintarea unui vehicul.

Al doilea tip de senzor este magnetometrul de inducție. Acesta detectează modificările produse de un vehicul în mișcare în liniile de flux magnetic (fig. 3.5). Și în cazul acestui detector se produce o tensiune de ieșire care indică trecerea unui vehicul. Deoarece principiul este de detecție a variațiilor liniilor de câmp magnetic, acest magnetometru nu poate indica prezența vehiculelor staționate.

3.1.3. Detecția prin presiune de contact

Măsurarea prin presiune de contact se bazează pe emiterea unui impuls de presiune a aerului dintr-un tub care închide un contact, transmițând astfel un semnal electric către un numărător sau software de analiză. Acest senzor este portabil, utilizând acumulatori cu acid, cu gel sau cu alte tipuri de baterii reîncărcabile ca sursă de tensiune.

Tuburile sunt amplasate perpendicular pe drum, în general fiind utilizate pentru măsurări de scurtă durată referitoare la: numărul vehiculelor, categoria acestora sau distanța dintre ele, întârzierea provocată de oprirea la semafor, rata de saturație a fluxului de vehicule (în funcție de modelul de senzor utilizat).

Principiul înregistrării prezenței autovehiculului cu tuburi de presiune (fig. 3.6):

1 – unitate mixare – stocare semnal;

2 – traductor presiune;

3 – roată auto;

4 – obturator tub.

Fig. 3.6 Detecție prin presiune de contact

Conform principiului al III-lea termodinamic:

(3.5)

unde: – p este presiunea;

– V este volumul;

– R este constanta gazului;

– T reprezintă temperatura.

Reducerea bruscă a volumului în zona în care se exercită presiune de contact va face ca presiunea în tub să crească cu valoarea Δp, dată de relația:

(3.6)

unde: – FG este forța de apăsare dată de greutatea axei autovehiculului;

– s este suprafața de contact dintre roată și tub.

Variația de presiune este transformată de traductorul piezoelectric în diferentă de potențial V:

(3.7)

Pulsația de presiune se transmite sub formă de undă în lungimea tubului. În general, unda reflectată care se propagă în sens contrar la atingerea capetelor de tub va fi practic absorbită prin relaxarea volumului după trecerea roții, astfel că vibrațiile care apar prin modificările de presiune sunt mici și se amortizează rapid. Această metodă de detecție permite suplimentar înregistrarea vitezei autovehiculului, precum și a categoriei din care face parte.

3.1.4. Detecția video

Camerele video au fost introduse în procesul de gestionare a traficului rutier datorită faptul că acestea sunt capabile să supravegheze drumul și să trimită imaginile către un circuit închis de televiziune pentru a putea fi interpretare de un operator uman. În ziua de astăzi, administratorii de trafic folosesc imaginiile video pentru o analiză automată asupra zonei de interes, astfel reușind să obțină informațiile necesare unui managment eficient. Un sistem de procesare a imaginile video (VIP-Video Image Processor) este alcătuit din una sau mai multe camere, un microprocesor ce digitizează și analizează imaginile și de un software ce interpretează imaginile și le convertește în parametrii de trafic. Un astfel de sistem de supraveghere poate înlocui cu succes buclele inductive montate în asfalt, oferind detecții ale autovehiculelor pe mai multe benzi la un cost de întreținere scăzut. Un alt avantaj ar fi acela că acest sistem poate fi alcătuit din mai multe camere de supraveghere, astfel încât raza lui de colectare a parametriilor de trafic poate fi foarte extinsă.

Sistemele VIP pot clasifica autovehiculele în funcție de lungimea lor (de obicei sunt disponibile 3 clase), pot raporta prezența, volumul, banda de trafic ocupată și viteza pentru fiecare clasă de autovehicule și pentru fiecare bandă de circulație. De asemenea, ele pot avea și capacitatea de a înregistra manevrele de întoarcere și de schimbare a benzii. Printre parametrii de trafic care se pot obține din analiza imaginilor video de pe o anumită secțiune de drum sunt punctul de plecare și punctul de sosire, timpul de parcurgere dintre cele două puncte și densitatea autovehiculelor pe acel tronson. Un exemplu de montare a camerelor de supraveghere video pentru sistemul VIP se poate observa in imaginea de mai jos (fig. 3.6).

Fig. 3.6 Camera video montată pe un braț al semaforului.

Algoritmii utilizați în procesarea imaginilor video sunt concepuți în așa fel încât să ignore nuanțele de gri sau variațiile de culori din imaginea de fundal. De asemenea, aceștia sunt capabili să ignore variațiile cauzate de condițiile meteo, umbre, schimbări de lumină datorate succesiunii zi noapte, dar să înregistreze obiectele identificate ca fiind autovehicule, autocamioane, autobuze, motociclete sau biciclete. Parametrii de trafic sunt calculați prin analiza succesivă a cadrelor video.

Aceste sisteme de procesare a imaginilor video reprezintă o tehnologie viitoare foarte promițătoare pentru detectarea fluxului de trafic, datorită performanțelor din ce în ce mai bune, a flexibilității ridicate, a caracteristicilor și a prețurilor tot mai mici.

3.1.5. Detecția radar cu microunde

Radarul cu microunde a fost dezvoltat pentru detecția obiectelor în perioada de dinainte și din timpul celui de-al doilea Război Mondial. Radarul este definit ca fiind un dispozitiv ce transmite semnale electromagnetice și primește ecouri de la obiectele urmărite din raza sa de acțiune. Radar este o prescurtare pentru RAdio Detection And Ranging adică detectarea prin radio și determinarea distanței la care se află obiectul de interes.

Termenul de microunde se referă la lungimea de undă a energiei transmise, situată în general între 1 cm și 30 cm. Frecvențele de operare ale radarelor ce depășesc 30Ghz se referă la undele radar, având lungime de undă de dimensiuni milimetrice.

Figura de mai jos (fig. 3.6) arată transmiterea energiei de la un radar cu microunde montat suspendat către o zonă a drumului. Când un obiect trece prin fascicul, o parte a energiei transmise este reflectată înapoi spre antenă. Lățimea undei sau aria în care energia radarului este concentrată este dată de dimensiunea și distribuția energiei de-a lungul deschiderii antenei. Semnalul reflectat de către autovehicul poate fi folosit pentru a determina prezența, volumul, banda ocupată, viteza și lungimea în funcție de forma undei transmise de radar.

Fig. 3.6 Principiul de funcționare a detectorului cu microunde.

Detectorii folosiți în prezent în aplicațiile sistemelor traficului rutier pot transmite două tipuri de unde.

Prima este o undă continuă a energiei electromagnetice a cărei frecvență nu se modifică în timp. Un detector care folosește această formă a undei este capabil să detecteze doar vehiculele în mișcare. El măsoară viteza vehiculelor aflate în câmpul său de vizibilitate folosind principiul Doppler.

În acest caz, frecvența semnalului primit diferă de frecvența f a semnalului transmis cu valoarea fD, reprezentând frecvența Doppler produsă de viteza vehiculului. Frecvența, astfel modificată, denotă trecerea unui vehicul. Relația dintre aceste mărimi și viteza vehiculului v este dată astfel:

(3.8)

unde: – v este viteza vehiculului;

– α reprezintă unghiul dintre direcția de propagare a radiaței radarului și direcția de deplasare a vehiculului;

– c este viteza luminii 3·108 [m/s].

Dacă vehiculul se deplasează pe direcția detectorului, frecvența Doppler modificată are valoarea maximă pozitivă. Pentru 10GHz, frecvența Doppler este modificată cu aproximativ 30Hz. În cazul în care direcția de deplasare a vehiculului este înclinată cu unghiul α față de direcția fasciculului, viteza se calculează cu relația v·cosα. Detectoarele Doppler care nu includ și capabilități de măsurare nu pot detecta vehiculele care nu se deplasează.

Cea de-a doua formă a undei este denumită unda modulată continuu în frecvență, în care frecvența transmisă este modificată constant în funcție de timp (fig. 3.7).

Fig. 3.7 Detector cu microunde, modulat continuu în frecvență.

Acest tip de radar măsoară bătaia până la vehicul și funcționează ca un detector de prezență, putând detecta vehiculele aflate în mișcare. Bătaia R este proporțională cu diferența în frecvență Δf a transmițătorului la momentul t1, la care semnalul este transmis, și momentul t2 la care unda este recepționată:

(3.9)

unde: – Δf – diferența de frecvență a transmițătorului în intervalul de timp în care semnalul este transmis și recepționat [Hz];

– ΔF – lățimea benzii modulate [Hz];

– fm – rata de modulare [Hz].

Bătaia poate fi calculată și prin măsurarea diferenței de timp dintre vârfurile consecutive ale semnalului transmis și cel recepționat, atunci când transmițătorul și receptorul au aceeași locație, astfel:

(3.10)

3.1.6. Detecția laser

Un avantaj al sistemului cu detecție laser este faptul că utilizează un fascicul foarte îngust, ceea ce permite poziționarea spațială a vehiculului pe drum și determinarea formei vehiculului cu o precizie de ±10cm. Tehnologiile care se bazează pe senzori cu fascicul laser oferă o mare precizie, care depinde însă de înălțimea la care este plasat senzorul și de poziția lui, deasupra drumului (fig. 3.8). Un dezavantaj îl reprezintă necesitatea obținerii unui raport semnal/zgomot mare, indiferent de condițiile meteo, pentru a se putea procesa corect unda reflectată din vehiculul țintă. Senzorii cu laser pot obține date despre viteza de circulație pe bandă, volumul traficului și gradul de ocupare a drumului, pot opera cu baterii sau panouri solare și pot folosi o legătură radio de spectru larg pentru transmiterea datelor despre trafic de la locul unde sunt amplasate, la un centru de colectare și transmisie a datelor de trafic aflat la distanță.

Fig. 3.8 Model scanare radar cu 2 fascicule laser pe o bandă de circulație.

Detecția laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) constă în emisia unei unde electromagnetice în spectrul vizibil, infraroșu sau ultraviolet, către un obiect țintă cu o frecvență constantă (continuă sau pulsatorie), în scopul investigării acelui mediu.

Și în domeniul traficului rutier gama aplicațiilor tehnicii laser este variată, detecția de viteză fiind o practică comună specifică echipamentelor radar.

Simultan cu tehnica de detecție laser, a evoluat tehnica de detecție LIDAR (LIght Detection And Ranging). Dacă tehnica laser face apel la transmisia unei unde electromagnetice, în acest caz suportul îl constituie o undă optică având caracteristici apropiate unui radar laser tip puls, care permite detecția de distanță cu exactitate ridicată.

În principiu, tehnica detecției laser face apel la existența unui sistem de identificare a unui obiect aflat în repaus relativ sau mișcare față de echipamentul de detecție (fig. 3.9).

Un echipament radar laser se compune din sistem de comandă a fotodiodei ce emite semnal optic, lentile de direcționare spot optic (în spectrul vizibil sau invizibil, în funcție de lungimea de undă a semnalului), receptor semnal, prevăzut cu lentilă de focalizare și filtru laser (de lungime de undă) și un osciloscop ce permite vizualizarea concomitentă a semnalului emis și a semnalului receptat.

Fig. 3.9 Principiul radarului optic (laser).

În condițiile în care semnalul optic emis este caracterizat prin viteza c, pentru un sistem puls care generează semnal cu o frecvență f, viteza vehiculului, percepută ca o apropiere de sistemul de emisie laser este determinată cu relația:

(3.11)

unde: – v este viteza vehiculului;

– c este viteza semnalului optic emis:

– T este perioada de achiziíe (inversul frecvenței f);

– t1 și t2 fiind durata deplasării semnalului în spațiul de detecție.

Există preocupări care iau în considerare utilizarea tehnicii laser de detecție pentru identificarea – clasificarea vehiculelor în trafic. Astfel, se consideră că detalierea formei unui obiect în mișcare poate permite o identificare suficient de exactă, care să determine o clasificare mai precisă și apropiată de realitate a tuturor participanților la trafic.

3.2. Evaluarea prin proba de drum

Modalitatea cu cea mai mare utilizare în cadrul investigărilor caracteristicilor traficului rutier, raportate la o perioadă de timp stric determinată este sondajul de trafic. Acesta reprezintă rezultatul unei observări detaliate în intervale de timp, trecerea vehiculelor prin fața operatorului fiind marcată de aceasta în funcție de direcția de deplasare și de categoria de vehicule din care face parte.

O utilizare pe scară largă a unui sondaj o reprezintă monitorizarea traficului în intersecții, caz în care, utilizând un număr corespunzător de operatori, se poate înregistra fluxul de vehicule detaliat în funcție de direcțiile de deplasare.

Indiferent dacă sondajul este efectuat pe suport de hârtie sau electronic, activitatea desfășurată de operatorul care observă deplasarea fluxurilor de vehicule este determinantă pentru calitatea înregistrărilor și, implicit, pentru corectitudinea măsurătorilor de trafic.

O calitate importantă a operatorului este distributivitatea atenției, indiferent de modul de operare, implicarea personală în culegerea de date este de grad înalt și determină calitatea investigării.

Durata înregistrării manuale se alege în funcție de destinația măsurătorilor și, totodată, trebuie să respecte condiții minimale de probabilitate privind relevanța observației efectuate. Astfel, perioada de observare trebuie să fie reprezentativă pentru perioada zilei, ziua aleasă să fie reprezentativă pentru luna de studiu, care trebuie să se încadreze calendaristic într-un anotimp.

Durata înregistrării trebuie să fie de minimum 30 de minute pentru înregistrarea unui vârf de trafic sau 2 ore în cazul în care se caută localizarea vârfului de trafic. Se exclud ca date de monitorizare din timpul săptămânii zilele de luni și vineri, datorită repartiției atipice a perioadelor de vârf.

Intervalele de observare vor fi alese de 3, 5, 10 sau 15 minute, în funcție de volumele de trafic specifice zonei monitorizate, corelate cu efortul uman de înregistrare și ulterior operare a datelor de trafic culese.

O primă etapă importantă în contorizarea manuală de trafic o reprezintă pregătirea înregistrărilor, aceasta constând în:

stabilirea informațiilor ce trebuie obținute în urma contorizării (categorii de autovehicule, identificarea intervalelor de observare, etc.);

identificarea arealului unde se va desfășura observarea traficului;

stabilirea metodei de culegere a datelor și implicit a numărului de operatori utilizați în funcție de varietatea informațiilor necesare.

Cea de a doua etapă, constă în stabilirea locației observatorilor, care trebuie să asigure o bună vizibilitate a traficului și vizibilitate directă între observatori. La stabilirea locației observatorului sunt luate în considerare respectarea condițiilor care să asigure:

vizibilitatea optimă a zonei observate;

pregătirea planului de colectare a datelor. Întreaga activitate trebuie precedată de un studiu preliminar privind observațiile asupra derulării traficului: elemente permisive congestiei, consistența traficului, particularitățile de urbanism care favorizează sau vin în conflict cu cerințele de trafic.

Etapa a treia, reprezentată prin derularea studiului de trafic, constă în prelevarea efectivă de date, în intervalele și pe categoriile de autovehicule stabilite, prelucrarea statistică a datelor prelevate și stabilirea volumelor de trafic individual pe direcțiile de observare.

Etapa a patra este caracterizată prin obținerea documentației finale a studiului de trafic, care conține:

materialele rezultate în urma observării traficului;

raportul privind volumele de vehicule calculate, însoțit de prelucrarea statistică;

identificarea căilor și direcțiilor de comunicare a rezultatelor în funcție de destinația studiului efectuat.

Sunt utilizate trei tehnici de prelevare de date cu operator:

prelevarea directă prin întocmirea fișei de observare de către operator;

prelevarea directă cu utilizarea contorului mecanic de trafic;

prelevarea directă prin utilizarea contorului electronic portabil și a unui soft de procesare a datelor.

Prelevarea directă prin întocmirea fișei de observare, este modalitatea cea mai răspândită în obținerea datelor de trafic, dar, în prezent, și cea mai puțin eficientă din punct de vedere al calității și volumului de informații obținut.

Fișa de observare conține o serie de câmpuri de lucru care se completează de către operator, astfel:

câmpul de identificare – localizare, în care se consemnează datele de identificare privind amplasarea observatorului, locația și intervalul de observare, precum și date privind condițiile atmosferice în care s-a derulat studiul;

câmpul de lucru, în care sunt consemnate vehiculele care sunt urmărite pentru a fi studiate și în care la rubrica observații sunt menționate situații atipice de trafic;

câmpul de control, care cuprinde informații privind responsabilitatea studiului și date referitoare la destinația acestuia din punct de vedere al compartimentului căruia i se adresează.

Prelevarea directă prin utilizarea contorului mecanic de trafic are la bază numerotarea mecanică, pentru fiecare direcție de deplasare, acesta fiind montat într-o placă suport, pe care se înregistrează volumele de trafic, pe fiecare direcție de deplasare.

Contoarele mecanice tipice conțin 3 până la 5 regiștrii corespunzători categoriilor de vehicule înregistrate. Aceste date vor fi tipărite și constituie raportul de observare, care va sta la baza studiului de trafic. Pentru controlul perioadei de observare, echipamentului I se atașează un cronometru sau un ceas.

Cea de a treia modalitate de operare manuală constă în utilizarea unui contor electronic de trafic, compus din două entități, hardware și software, care împreună asigură memorarea datelor înregistrate în fișiere și prelucrarea rapidă a acestora, fără efort operațional deosebit.

Aceasta asigură o înregistrare rapidă a datelor de trafic, cu menționarea momentului în care automobilul a fost observat de către operator. Majoritate contoarelor electronice de trafic permit identificarea unui număr de maximum 4 – 5 categorii de participanți la trafic. Motivația este dată de asigurarea facilității operării în condiții rapide de acționare a butoanelor, precum și de ergonomia dimensională a aparatului portabil, care trebuie să aibă o greutate, de regula, de sub 800 de grame.

O analiză comparativă privind eficiența celor trei tehnici de efectuare a sondajului de trafic este cuantificată prin intermediul numărului de operatori necesari monitorizării zonei în care se efectuează sondajul. Se constată că în cazul sondajului electronic numărul observatorilor utilizați se reduce la jumătate, în condițiile în care acuratețea înregistrărilor crește considerabil. Dacă se ia în considerare și timpul necesar procesării datelor, în mod cert se observă o creștere a eficienței tehnicilor automate prin reducerea timpului necesar prelucrării fișelor de observare, concomitent cu asigurarea unei precizii de calcul superioare. Rămâne, însă, o problema legată de manevrarea acestor echipamente, care necesită un personal intruit, cu o dexteritate situată cel puțin la nivel mediu.

4. Încercări în condiții reale de trafic prin probe de drum

Cercetările privind caracteristiciile traficului rutier prin probe de drum s-au efectuat pe strada Bună ziua din municipiul Cluj-Napoca, județul Cluj, pe ambele sensuri de deplasare. Acestea au constat în colectarea parametriilor de trafic (viteza, accelerația, decelerația, timpul de deplasare) folosind senzorii încorporați în telefonul mobil Iphone 6S, acesta fiind situat în interiorul unui autovehicul marca Ford Fiesta în timpul deplasării. Măsurătorile au fost efectuate în 5 zile diferite și consecutive, dar excluzând zilele de luni, vineri, sâmbătă și duminică pentru a evita anomaliile de trafic ce apar la început și sfârșit de săptămână, respectiv în week-end. Totodată, pentru o veridicitate și o comparație cât mai bună, măsurătoriile au fost efectuate în aproximativ același interval orar din zi.

Apoi, parametrii colectați prin intermediul probelor de drum au fost comparați cu parametrii oferiți de înregistrările continue de trafic de pe strada Bună ziua, ducând la o interpretare mai apropiată de condițiile reale de trafic. Datele analizate își găsesc întrebuințarea la stabilirea nivelului de servire a străzii, totodată putându-ne ajuta la stabilirea nivelului de poluare și la creșterea mobilității urbane.

4.1. Prezentarea echipamentelor și a tehnicilor utilizate

Înregistrările din cadrul probelor de drum au fost efectuate cu ajutorul unui telefon mobil Iphone 6S montat în interiorul unui autovehicul marca Ford Fiesta pe consola centrală, în spatele schimbătorului de viteze (fig. 4.1), astfel asigurându-i-se o poziție cât mai centrală și o bună stabilitate pentru a nu furniza date eronate senzoriilor.

Fig. 4.1 Poziționarea telefonului mobil în vederea colectării datelor furnizate de senzorii acestuia.

Software-ul folosit pentru strângerea datelor furnizate de senzorii integrați în telefonul mobil se numește SensorLog versiunea 1.8 (fig. 4.2). Aplicația este disponibilă pentru achiziție în magazinul virtual AppStore și a fost dezvoltată de Bernd Thomas.

Fig. 4.2 Aplicația SensorLog versiunea 1.8

Această aplicație poate înregistra datele furnizate de senzorii interni ai telefonului mobil Iphone 6S cu o frecvență de 1 secundă despre:

timpul în care se efectuează înregistrarea datelor [HH/MM/SS];

latitudinea, longitudinea [360°];

altitudinea [m];

viteza [m/s];

cursul de deplasare [360°];

poziția față de nordul geografic în cele 3 sisteme de coordonate x,y,z [360°];

poziția față de nordul magnetic [µT];

accelerația în cele 3 sisteme de coordonate x,y,z [echivalent G=9,81 m/s2];

rata rotației giroscopice în cele 3 sisteme de coordonate x,y,z [rad/s];

rotația în jurul axelor x,y,z [rad];

rata rotației în jurul axelor x,y,z [rad/s];

accelerația aplicată telefonului mobil fără a se ține cont de accelerația gravitațională [echivalent G=9,81 m/s2];

altitudinea relativă [m];

presiunea atmosferică [kPa];

orientarea telefonului mobil (portrait, portrait upside down, landscape right, landscape left, face up, face down).

Sistemul de axe x,y,z al telefonului mobil cu ajutorul căruia putem analiza datele colectate este prezentat mai jos (fig. 4.3).

Fig. 4.3 Sistemul de coordonate x,y,z folosit de Iphone 6S.

Sistemul de referință pentru rotația telefonului mobil în jurul axelor x,y,z este prezentat mai jos (fig. 4.4).

Fig. 4.4 Sistemul de referință pentru rotația în jurul axelor x,y,z folosit de Iphone 6s.

Datele înregistrate se stochează în memoria telefonului și exportarea lor se poate face sub forma unui tabel excel, transmis prin e-mail. Acest lucru se poate efectua la sfârșitul înregistrării și având o conexiune la internet.

4.2 Alegerea și descrierea itinerariilor parcurse

Traseul ales pentru colectarea probelor de drum este strada Bună ziua din minicipiul Cluj-Napoca, județul Cluj (fig. 4.5). A fost aleasă acestă stradă deoarece acolo se efectuează înregistrări continue în trafic, aceste înregistrări urmând a fi comparate cu rezultatele obținute prin efectuarea probelor de drum.

Fig. 4.5 Strada Bună ziua, municipiul Cluj-Napoca, județul Cluj

Datele au fost colectate de pe ambele sensuri de deplasare, astfel:

dus – dinspre strada Fagului înspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii (punct de pornire: 46.7504518028536 – latitudine, 23.[anonimizat] – longitudine; punct de oprire: 46.[anonimizat] – latitudine, 23.5931194480728 – longitudine);

întors – dinspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii înspre strada Fagului (punct de pornire: 46.7470451910484 – latitudine, 23.5929966531913 – longitudine; punct de oprire: 46.7503768942005 – latitudine, 23.6072883237835 – longitudine).

Cercetăriile au fost efectuate pe parcursul a 5 zile consecutive, exceptând zilele de luni, marți, sâmbătă, duminică, și anume:

ziua 1 – miercuri 18.05.2016;

ziua 2 – joi 19.05.2016;

ziua 3 – marți 24.05.2016;

ziua 4 – miercuri 25.05.2016;

ziua 5 – joi 26.05.2016.

Intervalele orare în care s-au colectat datele au fost aproximativ identice pentru o veridicitate și o comparație cât mai bună, și anume:

ziua 1: – dus: 20:29:13 – 20:31:05;

– întors: 20:31:14 – 20:33:14;

ziua 2: – dus: 20:20:39 – 20:22:26;

– întors: 20:22:33 – 20:24:50;

ziua 3: – dus: 20:29:20 – 20:31:06;

– întors: 20:31:19 – 20:32:51;

ziua 4: – dus: 20:25:29 – 20:27:20;

– întors: 20:27:38 – 20:29:10;

ziua 5: – dus: 20:19:36 – 20:21:27;

– întors: 20:21:45 – 20:23:26;

Diferența de altitudine ce rezultă din datele înregistrare este următoarea:

ziua 1: – dus: 42,50 m;

– întors: 44,73 m;

ziua 2: – dus: 29,88 m;

– întors: 41,24 m;

ziua 3: – dus: 53,76 m;

– întors: 44,47 m;

ziua 4: – dus: 40,46 m;

– întors: 34,78 m;

ziua 5: – dus: 37,06 m;

– întors: 40,78 m;

Media aritmetică a altitudinii pe tronsonul dus este de aproximativ 40,72 m, iar pe tronsonul întors este de aproximativ 41,2. Așadar, o medie aritmetică a altitudinii pe ambele tronsoane de drum este de aproximativ 40,96 m. Cunoscând lungimea totală a străzii, aceasta fiind de aproximativ 1150 m, putem deduce aplicând formula sinusului într-un triunghi dreptunghic că înclinația străzii Bună ziua este de aproximativ 2°.

4.3 Efectuarea testelor și rezultatele primare

Colectarea parametriilor de trafic din prima zi de cercetare, și anume miercuri 18.05.2016, a început la ora 20:29:13 și s-a încheiat dupa 112 secunde, la ora 20:31:05 pentru sensul de mers dus, dinspre strada Fagului înspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii (punct de pornire: 46.7504518028536 – latitudine, 23.[anonimizat] – longitudine; punct de oprire: 46.[anonimizat] – latitudine, 23.5931194480728 – longitudine), timp în care s-a parcurs distanța de 1136 m. Mai jos vom putea observa rezultate și grafice primare dobândite în urma procesului de analiza a datelor obținute.

Pe parcursul celor 112 secunde în care s-au colectat parametrii ca viteza, acelerația pe axa x, y și z, altitudinea, s-au efectuat 112 înregistrări distincte de date, deoarece software-ul folosit permite colectarea datelor cu o frecvență de 1 secundă.

Viteza maximă de deplasare pe acest tronson de drum a fost de 12,98 m/s reprezentând 46,72 km/h. Cunoscând faptul că pe strada Bună Ziua limita legală de viteză este de 50 km/h putem spune că pe acest traseu dinspre strada Fagului înspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii s-a putut circula cu aproximativ maximul legal de viteză. De asemenea, viteza medie obținută a fost de 10,14 m/s, reprezentând 36,50 km/h, fapt ce ne arată că ne-am deplasat cu o viteza mai apropiată de viteza maximă legală pentru acel sector de drum. Este evidențiată, astfel, o bună fluiditate a traficului (fig. 4.6).

Totodată, pe parcursul înregistrăriilor pe sensul dus din data de 18.05.2016 nu s-a efectuat nicio oprire din cauza pietonilor, a altor participanți la trafic sau a oricărui alt factor, fapt ce se poate constata prin viteza medie ridicată.

Fig. 4.6 Graficul vitezelor instantanee comparat cu cel al vitezei medii, ambele exprimate în m/s2

Diferența de altitudine dintre cota minimă de 439,55 m și cota maximă de 482,06 m a fost de 42,50 m, înregistrându-se o urcare continuă de la punctul de plecare până la punctul de oprire (fig. 4.7).

Fig. 4.7 Altitudinea înregistrată din punctul de plecare până în punctul de oprire, exprimată în m

Variația accelerației și a decelerației pe axa x suferită de autovehicul în deplasare (reprezentând direcțiile față-spate conform sistemului de coordonate x,y,z folosit de Iphone 6S) este redată grafic mai jos (fig. 4.8).

Fig. 4.8 Variația accelerației x (față-spate) a autovehiculului, exprimată în echivalent G [G=9,81 m/s2]

Mai jos putem observa variațiile de accelerație de pe axele y (stânga-dreapta) (fig. 4.9) și z (sus-jos) (fig.4.10). De precizat este că datele înregistrate pe axa z încep de la valoarea -1 deoarece, tot timpul, asupra autovehiculului a apăsat accelerația gravitațională, care exercită 1 G, iar variațiile apărute sunt datorate denivelărilor drumului pe care s-a efectuat colectarea de date.

Fig. 4.9 Variația accelerației y (stânga-dreapta) a autovehiculului, exprimată în echivalent G [G=9,81 m/s2]

Fig. 4.10 Variația accelerației z (sus-jos) a autovehiculului exprimată, în echivalent G [G=9,81 m/s2]

Graficele rezultate din toate înregistrările efectuate pe ambele sensuri de deplasare din cele 5 zile se pot regăsi în Anexa 1.

4.4 Prelucrarea datelor și analiza acestora

După efectuarea măsurătorilor în cele 5 zile, anume 18, 19, 24, 25 și 26 mai 2016, s-au efectuat analize asupra parametriilor de trafic înregistrați.

Timpii de deplasare, pe ambele sensuri ale străzii Bună Ziua, sunt următorii:

dus: – ziua 1: 20:29:13 – 20:31:05; în total 112 secunde;

– ziua 2: 20:20:39 – 20:22:26; în total 107 secunde;

– ziua 3: 20:29:20 – 20:31:06; în total 106 secunde;

– ziua 4: 20:25:29 – 20:27:20; în total 111 secunde;

– ziua 5: 20:19:36 – 20:21:27; în total 111 secunde.

întors: – ziua 1: 20:31:14 – 20:33:14; în total 120 secunde;

– ziua 2: 20:22:33 – 20:24:50; în total 137 secunde;

– ziua 3: 20:31:19 – 20:32:51; în total 92 secunde;

– ziua 4: 20:27:38 – 20:29:10; în total 92 secunde;

– ziua 5: 20:21:45 – 20:23:26; în total 101 secunde.

Analizând datele de mai sus putem preciza că timpul mediu de deplasare pe sensul dus este de 109.4 secunde (fig. 4.11), iar pe sensul întors este de 108,4 secunde (fig. 4.12). Fapt ce ne arată că între cele două sensuri de deplasare nu există diferențe majore raportate la timpul lor de parcurgere cu ajutorul unui autovehicul în jurul orei 20:30 din zilele în care s-au efectuat măsurători.

Fig. 4.11 Timpii de deplasare pe sensul de mers dinspre strada Fagului înspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii

Fig. 4.12 Timpii de deplasare pe sensul de mers dinspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii înspre strada Fagului

Viteza medie de deplasare a autovehiculului a fost de:

dus: – ziua 1: 10,14 m/s, respectiv 36,50 km/h;

– ziua 2: 10,75 m/s, respectiv 38,70 km/h;

– ziua 3: 10,80 m/s, respectiv 38,88 km/h;

– ziua 4: 10,21 m/s, respectiv 36,76 km/h;

– ziua 5: 10,28 m/s, respectiv 37,01 km/h.

întors: – ziua 1: 9,78 m/s, respectiv 35,21 km/h;

– ziua 2: 8,44 m/s, respectiv 30,38 km/h;

– ziua 3: 12,28 m/s, respectiv 44,21 km/h;

– ziua 4: 12,47 m/s, respectiv 44,89 km/h;

– ziua 5: 11,47 m/s, respectiv 41,29 km/h.

Din vitezele medii obținute în cele 5 zile putem deduce că pentru sensul de deplasare dus avem o viteză medie de 10,43 m/s, reprezentând 37,57 km/h (fig. 4.13), iar pentru sensul de deplasare întors avem valoarea de 10,88 m/s, reprezentând 39,20 km/h (fig. 4.14). Aceste viteze medii sunt foarte apropiate și ne arată o corelare cu timpii de deplasare stabiliți mai sus. Menționez că pentru tronsonul respectiv de drum viteza maximă legală este de 50 km/h.

Fig. 4.13 Viteza de deplasare pe sensul de mers dinspre strada Fagului înspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii

Fig. 4.14 Viteza de deplasare pe sensul de mers dinspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii înspre strada Fagului

Accelerațiile medii de pe axa X (față-spate) înregistrate în cele 5 zile (fig. 4.15) au fost de:

dus: – ziua 1: 0,5317 m/s2;

– ziua 2: 0,4728 m/s2;

– ziua 3: 0,5434 m/s2;

– ziua 4: 0,5748 m/s2;

– ziua 5: 0,5326 m/s2.

întors: – ziua 1: 0,2904 m/s2;

– ziua 2: 0,3954 m/s2;

– ziua 3: 0,3845 m/s2;

– ziua 4: 0,3914 m/s2;

– ziua 5: 0,2299 m/s2.

Decelerațiile medii de pe axa X (față-spate) înregistrate în cele 5 zile (fig. 4.16) au fost de:

dus: – ziua 1: 0,5895 m/s2;

– ziua 2: 0,3541 m/s2;

– ziua 3: 0,6651 m/s2;

– ziua 4: 0,7681 m/s2;

– ziua 5: 0,9231 m/s2.

întors: – ziua 1: 0,5688 m/s2;

– ziua 2: 0,6352 m/s2;

– ziua 3: 0,5669 m/s2;

– ziua 4: 0,5530 m/s2;

– ziua 5: 0,6650 m/s2.

Fig. 4.15 Accelerațiile medii de pe axa X (față-spate) înregistrate în cele 5 zile de pe ambele sensuri de deplasare

Fig. 4.15 Decelerațiile medii de pe axa X (față-spate) înregistrate în cele 5 zile de pe ambele sensuri de deplasare

Accelerația medie pe sensul de deplasare dus este de 0,5310 m/s2, iar pe sensul de deplasare întors este de 0,3383 m/s2. Decelerația pe sensul de mers dus are valoare de 0,6599 m/s2, iar pe sensul de mers întors este de 0,5977 m/s2. Putem observa faptul că pe sensul dinspre strada Fagului înspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii (dus) valorile accelerațiilor și cele ale decelerațiilor sunt apropiate, iar pe sensul de mers dinspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii înspre strada Fagului (întors) valorile lor sunt mult mai îndepărtate. Astfel, decelerația este de aproape două ori mai mare decât accelerația, lucru corelat cu altitudinea străzii Bună Ziua, care coboară dinspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii înspre strada Fagului, impunând astfel folosirea frânei de motor sau a frânei de serviciu pentru deplasarea autovehiculului în condiții de siguranță și fără a depăși limita legală de viteză.

4.5 Înregistrări de trafic continue

Înregistrările continue de trafic au fost realizate pe strada Bună Ziua în perioada 10.05.2016 – 16.05.2016 și au presupus catalogarea autovehiculelor ce traversează strada și stabilirea vitezei de deplasare a acestora. Înregistrarea a fost efectuată într-un punct fix și a fost continuă pe parcursul celor 7 zile. Astfel, au fost colectate, în intervalul dintre orele 20 și 21, următoarele date:

pentru sensul de deplasare dinspre strada Fagului înspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii: – în data de 10.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 46,56 km/h;

– în data de 11.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 46,28 km/h;

– în data de 12.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 44,28 km/h;

– în data de 13.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 47,09 km/h;

– în data de 14.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 50,40 km/h;

– în data de 15.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 51,77 km/h;

– în data de 16.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 44,92 km/h.

pentru sensul de deplasare dinspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii înspre strada Fagului: – în data de 10.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 44,98 km/h;

– în data de 11.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 43,17 km/h;

– în data de 12.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 42,64 km/h;

– în data de 13.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 47,09 km/h;

– în data de 14.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 41,69 km/h;

– în data de 15.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 49,50 km/h;

– în data de 16.05.2016: viteza medie de deplasare a fost de 48,88 km/h.

Din datele de mai sus reiese faptul că viteza medie pe tronsonul de drum dinspre strada Fagului înspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii este de 47,32 km/h, iar pe tronsonul de drum dinspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii înspre strada Fagului este de 45,42 km/h.

Totodată, s-au efectuat și înregistrări de flux ale autovehiculelor. Astfel, au fost consemnate:

pentru sensul de deplasare dinspre strada Fagului înspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii (fig. 4.16): – în data de 10.05.2016: 570 autovehicule;

– în data de 11.05.2016: 613 autovehicule;

– în data de 12.05.2016: 619 autovehicule;

– în data de 13.05.2016: 599 autovehicule;

– în data de 14.05.2016: 352 autovehicule;

– în data de 15.05.2016: 378 autovehicule;

– în data de 16.05.2016: 586 autovehicule.

pentru sensul de deplasare dinspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii înspre strada Fagului (fig. 4.17): – în data de 10.05.2016: 422 autovehicule;

– în data de 11.05.2016: 461 autovehicule;

– în data de 12.05.2016: 468 autovehicule;

– în data de 13.05.2016: 471 autovehicule;

– în data de 14.05.2016: 358 autovehicule;

– în data de 15.05.2016: 431 autovehicule;

– în data de 16.05.2016: 429 autovehicule.

Fig. 4.15 Viteza medie corelată cu numărul de autovehicule ce traversează strada Bună Ziua înspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii

Fig. 4.16 Viteza medie corelată cu numărul de autovehicule ce traversează strada Bună Ziua înspre strada Fagului

4.6 Compararea rezultatelor probelor de drum cu înregistrările continue din trafic

Pentru a compara rezultatele obținute prin probele de drum și cele obținute din înregistrările continute de trafic ne vom folosi de viteza medie de deplasare pe cele două sensuri de mers, dar și de viteza generală medie de deplasare pe strada Bună Ziua. Totodată, vom obține viteza medie de deplasare și din relația matematică conform căreia viteza este egală cu raportul dintre distanța parcursă și timpul efectiv în care s-a parcurs.

Putem obține viteza medie de deplasare pe fiecare sens și pentru fiecare zi cunoscând lungimea străzii Bună Ziua, ca fiind de 1150 m, și timpii de deplasare înregistrați în cadrul probelor de drum. Astfel, folosind ecuația matematică a vitezei obținem următoarele valori:

dus: – ziua 1: 10,27 m/s, respectiv 36,96 km/h;

– ziua 2: 10,75 m/s, respectiv 38,69 km/h;

– ziua 3: 10,85 m/s, respectiv 39,06 km/h;

– ziua 4: 10,36 m/s, respectiv 37,30 km/h;

– ziua 5: 10,36 m/s, respectiv 37,30 km/h.

întors: – ziua 1: 9,58 m/s, respectiv 34,50 km/h;

– ziua 2: 8,39 m/s, respectiv 30,22 km/h;

– ziua 3: 12,50 m/s, respectiv 45,00 km/h;

– ziua 4: 12,50 m/s, respectiv 45,00 km/h;

– ziua 5: 11,39 m/s, respectiv 40,99 km/h.

Din valorile obținute mai sus putem deduce că viteza medie pe sensul de deplasare înspre Calea Turzii este de 37,86 km/h, iar pe sensul de deplasare înspre strada Fagului este de 39,14 km/h. Putem observa că aceste viteze medii sunt foarte apropiate de valorile obținute din media aritmetică a vitezelor înregistrate din cadrul probelor de drum, acestea fiind de 37,57 km/h pentru sensul dus și de 39,20 km/h pentru sensul întors.

Mai jos vom compara grafic vitezele medii obținute matematic, vitezele medii obținute prin colectarea de date folosind probe de drum și vitezele medii din înregistrările continue de trafic (fig. 4.17, fig 4.18).

Fig. 4.17 Vitezele medii obținute pentru sensul de deplasare dinspre strada Fagului înspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii

Fig. 4.18 Vitezele medii obținute pentru sensul de deplasare dinspre sensul giratoriu de pe Calea Turzii înspre strada Fagului

Vitezele medii obținute pentru strada Bună Ziua (fig. 4.19) sunt următoarele:

prin calcul matematic 38,50 km/h;

prin probe de drum 38,38 km/h;

prin înregistrări continue de trafic 46,37 km/h.

Fig. 4.19 Vitezele medii obținute pe strada Bună Ziua