Analiza și optimizarea unei intersecții semaforizate cu patru brațe amplasată in Municipiul Craiova [305822]

UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA

FACULTATEA DE MECANICĂ

SPECIALIZAREA: OPTIMIZAREA SISTEMELOR DE TRANSPORT RUTIER.

Analiza și optimizarea unei intersecții semaforizate cu patru brațe amplasată in Municipiul Craiova

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC:

Ș.l. Dr. Ing. SIMNICEANU LORETA

MASTERAND: [anonimizat]

2018

Cuprins:

Introducere…………………………………………………………………………………………………………………3

Capitolul 1.

Echivalarea vehiculelor pentru determinarea capacitatii de circulatie…………………………………4

1.1 Echivalarea vehiculelor

1.2 Intensitatea orara de calcul a drumurilor

Capitolul 2

Calculul capacitatii de circulatie a strazilor…………………………………………………………………….10

2.1 Principii, parametrici si calculul capacitatii de circulatie

Capitolul 3.

Calculul capacitatii de circulatie a intersectiilor de strazi ……………………………………13

3.1 Prevederi generale

3.2 Principii si parametri de calcul

3.3 Calculul capacitatii de circulatie a intersectiilor echipate cu semafoare

3.3.1 Caracteristici functionale

3.3.2 Parametri si relatii specifice semaforizarii

3.3.3 Prescriptii privind programul de semaforizare

Capitolul 4.

Generalități privind controlul fluxurilor de circulație………………25

Capitolul 5.

Studiu de caz (Calea Bucuresti E+V si Strada Sararilor N+S)….……………………………..42

Introducere

Parcul de autovehicule a cunoscut o [anonimizat] a [anonimizat] s-a mărit numărul de șoferi considerați generic “de vârsta a III-a”. Evident, pe măsura înaintării în vârstă se atenuează firesc și unele potențe umane și de aceea s-a emis ideea limitării vârstei maxime de deținere a permisului de conducere sau s-a propus limitarea vitezei în funcție de vârstă. Experiența acumulată și ultimele studii întreprinse au scos în evidență că aprecierea dreptului de a [anonimizat], starea nervoasă și echilibrul întregului organism uman. La vârsta de peste 70 ani, [anonimizat], [anonimizat], de toleranță față de ceilalți participanți la trafic.

Avand in vederea cresterea semnificativa a [anonimizat], [anonimizat]. In cele ce urmeaza am prezentat un astfel de exemplu de calcul al unei intersectii cu 4 brațe. [anonimizat] o sa se vada in continutul proiectului.

Capitolul 1

Echivalarea vehiculelor pentru determinarea capacitatii de circulatie

Modul de echivalare a [anonimizat] a traficului sunt necesare la :

-[anonimizat] a circulatiei rutiere;

-determinarea gradului de motorizare echivalent pentru ansamblul vehiculelor rutiere din localitati;

-incadrarea drumurilor publice in clase tehnice in functie de intensitatea circulatiei;

-efectuarea calculelor de capacitate de circulatie a drumului, precum si stabilirea numarului necesar de benzi de circulatie ale partii carosabile ;

-proiectarea lucrarilor de drumuri , a intersectiilor , la acelasi nivel si la nivele diferite, a trecerilor si refugiilor pentru pietoni, a programului de functionare al semafoarelor ;

-prevederea spatiilor necesare pentru dotari rutiere cum sunt : parcaje, platforme de stationare, statii de intretinere auto etc. ;

Echivalarea traficului rutier se efectueaza in cadrul studiilor de circulatie pentru sistematizarea retelei de drumuri, precum si in cadrul proiectelor de investitii pentru drumuri, inclusive strazi .

Prevederile standardului STAS 7348-86 cu referire la echivalarea vehiculelor pentru determinarea capacitatii de circulatie, se aplica la toate categoriile si clasele tehnice de drumuri si strazi , stabilite in comformitate cu reglementarile legale in vigoare.

Prevederile aceluiasi standard nu se aplica la echivalarea vehiculelor pentru dimensionarea grosimii structurii sistemelor rutiere.

Coeficientul de echivalare reprezinta raportul dintre ocuparea dinamica a suprafetei carosabile a drumului de catre vehiculul fizic in corelare cu gradul sau de mobilitate comparativ cu vehiculul etalon care este autoturismul notat cu Vt.

Intensitatea orara de calcul a drumului reprezinta numarul de vehicule etalon care circula intr-un sens, respectiv in ambele sensuri, intr-o ora conventionala de varf si care in decursul unui an poate fi depasit intr-un numar limitat de ore .

1.1 Echivalarea vehiculelor

Coeficientii pentru echivalarea vehiculelor fizice in vehicule etalon Vt ,cand drumurile (inclusive strazile) sunt in palier sau au declivitati mai mici sau egale cu 2% , sunt comform tabelului 1 .

Tabel 1

Coeficientii de echivalare pentru autovehicule grele si de transport in comun, in cazul strazilor cu declivitati mai mari de 2% , sunt comform tabelului 2

Tabel 2

Calculul de echivalare a vehiculelor fizice in vehicule etalon Vt se face cu relatia:

in care:

N = intensitatea traficului exprimata in vehicule etalon (Vt) , in unitatea de timp , ora sau zi ;

Ni = numarul de vehicule fizice de categoria i, in unitatea de timp, ora sau zi ;

Ci = coeficientul de echivalare pentru categoria i, de vehicule fizice .

1.2 Intensitatea orara de calcul a drumurilor

Intensitatea orară de calcul se exprima prin numarul echivalent de vehicule etalon Vt/ora, si constituie parametrul principal pentru dimensionarea lucrarilor de drumuri. Aceasta reprezintă, de regula , traficul prognozat pentru o etapa de 15 ani ,sau pentru o prima etapă intermediară (de exemplu 5 ani) pornind de la intensitatea traficului existent.

Inregistrarile traficului existent se efectueaza comform reglementarilor legale in vigoare , fie in mod permanent cu aparate automate de inregistrare (contori) fie in perioade semnificative de timp (de exemplu 6 …16 ore/zi) prin recensaminte de circulatie generale sau partiale , folosind mijloace manuale sau automate de inregistrare.

Caracteristicile traficului existent folosite la determinarea intensitatii orare de calcul se exprima , dupa caz , prin :

– curba de variatie orara a traficului zilnic echivalent , inregistrat in mod permanent (Vt in 24 ore) sau numai pentru esantioane semnificative de timp (respective 6….16 ore /zi) , exemplificata ca in fig.1:

Fig 1

Diagrama de variatie zilnica , respective saptamanala si lunara a traficului echivalent inregistrat in decursul anului , exemplificata in fig. 2:

Fig. 2

-curba de variatie orara a traficului annual echivalent N , inregistrat permanent in 8700 ore/an si clasat in ordine descrescatoare a numarului de vehicule etalon Vt/h , exemplificata in fig. 3:

Intensitatea orara de calcul pentru strazi se poate stabili in cadrul studiilor de circulatie din localitati si prin procedee analitice considerandu-se perioadele (momentele) caracteristice de varf ale circulatiei , care se repeta (zilnic , saptamanal etc.) asa cum sunt : deplasarile pentru munca , transporturile tehnologice , deplasarile pentru aprovizionare si pentru relatii social-culturale sau deplasarile de sfarsit de saptamana si in zilele de odihna si sarbatoare.

Pentru circulatia urbana intensitatea traficului in ora de varf se determina prin :

-insumarea intensitatilor maxime din doua jumatati de ora successive care dau maximul orar al zilei ;

-insumarea intensitatilor maxime din patru sferturi de ora successive care dau maximul orar al zilei , in cazul intersectiilor.

Capitolul 2

Calculul capacitaii de circulatie a strazilor

In standardul STAS 10144/5-89 este prezentat calculul capacitatii de circulatie a strazilor, in functie de caracteristicile traficului si de conditiile urbanistice , pentru desfasurarea fluenta si in siguranta a circulatiei.

Caracterul capacitatii de circulatie a strazilor se efectueaza pentru preluarea fluxurilor de vehicule a caror intensitate orara de calcul se stabileste comform STAS 7348-86. Capacitatea de circulatie , respective numarul maxim de vehicule care se pot deplasa intr-o ora, in mod fluent si in conditii de siguranta a circulatiei, depinde de urmatorii factori :

Caracterul circulatiei:

-flux discontinuu (intermittent sau pulsatoriu) cu opriri la intersectii ;

-flux continuu, fara opriri la intersectii cand acestea sunt denivelate sau dirijarea traficului se face in sistem coordonat (unda verde)

Caracteristicile traficului :

-intensitatea si fregventa sosirilor de vehicule ;

-viteza medie de circulatie;

-componenta traficului pe categorii de vehicule , inclusive caracteristicile lor constructive si dinamice.

Structura retelei principale de strazi:

-elementele geometrice ale strazilor ;

-distantele intre intersectii si treceri intermediare pentru pietoni , amenajarea si echiparea acestora.

Caracteristica suprafetei de rulare:

-planeitatea;

-rugozitatea;

Organizarea circulatiei:

-reglementarea acceselor si a stationarilor;

-sistemele de semnalizare si echipare tehnica.

Caracteristicile psihologice si fiziologice ale conducatorilor de vehicule:

-timpul de perceptie – reactie;

-timpul limita de asteptare la intersectii.

Calculul capacitatii de circulatie in sectiunea curenta a strazii se coreleaza cu calculul capacitatii de circulatie la intersectii in vederea asigurarii fluentei circulatiei pe reteau de strazi aferenta.

2.1 Principii, si calculul capacitatii de circulatie

Determinarea intensitatii maxime a traficului viitor probabil se efectueaza in cadrul studiilor de circulatie tinand seama de prognoza cresterii circulatiei pentru o perioada de minim 15 ani.

Capacitatea de circulatie depinde de :

-viteza de circulatie ;

-componenta traficului (vehicule cu viteze de circulatie <20 km/h constituie traficul lent);

-elementele geometrice ale strazii stabilite in functie de viteza de proiectare (viteza de baza Vb);

-distanta intre intersectii ;

-modul de organizare si dirijare a circulatiei.

Fluenta circulatiei F , in sectiunea curenta a strazii exprima calitatea functională a acesteia si este dată de relatia:

in care:

viteza de circulatie , in kilometri pe ora ;

viteza de proiectare sau de baza , in kilometri pe ora

Principalele relatii intre parametrii sunt:

interspatiul de succesiune , intre vehicule care se succed pe o banda de circulatie :

in care:

e – intervalul de succesiune , in secunde;

– viteza de circulatie in km/h

b) interspatiul minim de succesiune corespunzator distantei necesare opririi vehiculului in palier:

in care:

f – coeficient de frecare la franare;

g – acceleratia gravitationala egala cu 9,82 m/

v – viteza de circulatie , in km/h

S – spatial de siguranta , in metri ;

c) Densitatea traficului: [numar vehicule/km]

d) Capacitatea maxima de circulatie ,pentru o banda carosabila :

-in cazul fluxului continuu , :

[numar vehicule/ora]

-in cazul fluxului discontinuu , in care:

iIn care:

A – distanta intre intersectii, inclusive trecerile pentru pietoni, situate la acelasi nivel, in metri;

– viteza de circulatie, in km/h;

, – acceleratia, respectiv deceleratia, in metri pe secunda la patrat;

, – durata deplasarii pe distanta A, in cazul circulatiei discontinue, respective continue, in secunde;

– durata asteptarii semnalului de intrare in intersectia prevazuta cu semafoare, respective timpul rosu plus galben, in secunde.

In tabelul 2 sunt prezentate valorile medii ale parametrilor care intervin in calculele curente ale capacitatii de circulatie:

Tabelul 2

Observatie – Spatiul de siguranta S, se considera egal cu lungimea vehiculului.

Capitolul 3

Calculul capacitatii de circulatie a intersectiilor de strazi

In standardul STAS 10144/6-89 sunt prezentate relatiile si metodele de calcul a capacitatii de circulatie a intersectiilor de strazi noi si existente in functie de: modul de amenajare si echipare a intersectiei, caracteristicile traficului si conditiile locale pentru desfasurarea fluenta si in siguranta a circulatiei.

Prevederile respectivului standard se aplica la:

– stabilirea capacitatii de circulatie a intersectiilor de strazi si a pietelor de circulatie corespunzatoare solutiei de functionare si timpului de intersectie conform STAS 10144/4-83;

– dimensionarea elementelor componente ale intersectiei cum sunt caile de intrare, de traversare, de ocolire si de iesire din intersectie, spatiile de stocaj etc., care determina capacitatea de circulatie a ansamblului;

– fundamentarea tehnica a dotarii si echiparii intersectiilor cu marcaje, indicatoare de circulatie si semafoare (inclusiv calculul programului de functionare a acestora).

3.1 Prevederi generale

Capacitatea de circulatie a intersectiilor se exprima prin numarul maxim de participanti la trafic care pot traversa sau schimba directia de mers in conditii siguranta si fluenta a traficului, depinzand de :

– caracteristicile tipurilor de vehicule, marimea fluxurilor de vehicule si de pietoni, precum si relatiile intre acestea;

– viteza de circulatie, acceleratia si incetinirea vehiculelor, timpii de asteptare si traversare a intersectiei ;

– amenajarea tehnica a intersectiei si echiparea pentru dirijarea si reglementarea circulatiei ;

-caracteristicile suprafetei de rulare, incadrarea urbanistica si dotarile pentru circulatie (statii de transport in comun, parcaje, etc.) ;

– organizarea zonala a circulatiei respectiv pe strazile incidente si la intersectiile vecine ;

– factorii fiziologici si psihologici privind comportarea pietonilor si a conducatorilor de vehicule.

Organizarea circulatiei la intersectie se face, in functie de intensitatea traficului si de conditiile locale, prin:

– acordare de prioritate de dreapta sau de flux ;

– echiparea cu semafoare luminoase ;

– intersectarea la nivele diferite.

3.2 Principii si parametri de calcul

La dimensionarea si la calculul capacitatii de circulatie a intersectiilor se tine seama de prevederile schitei de sistematizare a localitatii, retelei stradale si planului de distribuire a traficului, pentru a asigura :

– securitatea, fluenta si confortul circulatiei ;

– posibilitatea de etapizare a realizarii intersectiei cu rezervarea spatiului necesar in viitor;

– reducerea fregventei si duratei opririlor, preum si anoxelor rezultate din trafic.

Amenajarea si echiparea intersectiei trebuie sa asigure preluarea integrala a fluxurilor provenite de pe strazile concurente, respectandu-se distantele minime de amplasare a intersectiilor comform reglementarilor tehnice specifice. Pe baza diagramei traficului din intersectie (exemplu fig. 1) se pot determina mai multe variante ale schemei de organizare a deplasarii fluxurilor din intersectie, adoptandu-se solutia care reduce la minimum timpul total de traversare si volumele de lucrari.

Fig.1

Delimitarea spatiului intersectiei este realizata de marcajele pentru oprirea vehiculelor la trecerile de pietoni sau, in lipsa acestora, de pozitia semafoarelor in dreptul carora opresc vehiculele. In spatiul comun de trecere apar puncte limita de conflict intre vehicule si intre vehicule si pietoni, care determina lungimile de evacuare a intersectiei de catre vehicule si pietoni (fig.2), respective timpii necesari evacuarii.

Fig.2

Principalii parametri care intervin in calculul capacitatii de circulatie a intersectiilor sunt:

a) Intensitatea fluxurilor in ora de varf pentru vehicule si pietoni, care se stabileste in cadrul studiului general de circulatie comform STAS 7348-86 si reglementarilor legale in vigoare. Pentru echivalarea vehiculelor care schimba directia de mers la stanga sau la dreapta, coeficientii de echivalare din STAS 7348-86 se multiplica cu valorile:

– 1,6 pentru vehicule usoare (cu sarcina utila pana in 15 kN) si 2,6 pentru vehicule grele (cu sarcina utila peste 15kN), in cazul efectuarii virajelor la stanga ;

– 1,3 pentru vehicule usoare si 2,3 pentru vehicule grele, in cazul efectuarii virajelor la dreapta.

b) Fregventa sosirii vehiculelor in intersectie, care pot fi :

– uniforma si continua, cand intervalele de succesiune sunt aproximativ egale ;

-discontinua si pulsatorie, cand vehiculele se deplaseaza ritmatic grupat si in mod intermitent ;

– discontinua aleatorie, cand deplasarea se face nestingherita.

c) Vitezele de proiectare (de baza) si vitezele de circulatie caracteristice intersectiilor si strazilor concurente, care se stabilesc conform STAS 10144/4-83.

d) Acceleratia de demaraj si deceleratia la incetinire sau oprire in intersectie, care se considera egale cu :

– 2acceleratia si 4deceleratia, pentru vehicule usoare ;

– 0,75 acceleratia si 3 deceleratia, pentru vehicule grele.

e) Latimea benzii de circulatie, care se stabileste comform STAS 10144/3-81

f) Viteza de de mers a pietonilor in intersectii, care se stabileste comform STAS 10144/2-79 si se considera:

– 1,2…1,5 m/s, cand predomina circulatia pietonala intr-un sens ;

– 0,8…1,0 m/s, cand circulatia pietonala este intense in ambele sensuri.

g) Latimea trecerii de pietoni, care se stabileste in functie de intensitatea medie a celor mai solicitate 4 ore din zi. Se considera ca latimea unei benzi de pietoni este de 0,75 m si capacitatea acesteia este de 800 pietoni/h pentru sens dublu si de 1200 pietoni/h pentru un sens dominant. Pentru preluarea varfurilor orare ale sensului dominant, capacitate ape o banda de deplasare se considera ca este de 3000…4000 pietoni/h.

h) Calculul capacitatii de circulatie incepe cu analiza traficului la intrarea cea mai solicitata, iar prin iteratii successive se adopta solutia de organizare si amenajare care asigura capacitatea necesara cu reducerea la strictul necesar a timpului de traversare, a volumelor de lucrari si a suprafetei ocupate de intersectie.

3.3 Calculul capacitatii de circulatie a intersectiilor echipate cu semafoare

3.3.1 Caracteristici functionale

In ultima vreme, datorita numarului tot mai mare de participanti la trafic, pentru o mai buna dirijare si fluidizare a traficului in intersectiile retelei principale de strazi si nu numai, s-a apelat la echiparea acestora cu semafoare comform STAS 1848/4-86.

In functie de capacitatea de circulatie necesara a intersectiei se determina succesiunea si durata diferitelor semnmale emise de semafoare pentru preluarea si evacuarea fluxurilor incidente de pietoni si vehicule, in conditii de siguranta si timp minim de traversare.

La calculul capacitatii intersectiilor cu semafoare se iau in considerare :

– timpii sau segventele de semaforizare corespunzatori semnalului verde (timpul verde) , semnalului galben (timpul galben) si semnalului rosu (timp de rosu) ;

– faza de semaforizare, in care are loc deplasarea fluxurilor incidente cu prioritate simultana si cuprinde timpul verde de admisie, stabiliti pentru sensul cel mai solicitat si timpul de degajare a intersectiei de participantii intrati, denumit interverde (intre incetarea timpului de verde pe o faza si inceputul timpului de verde pe faza urmatoare, care trebuie sa fie cel putin egal cu timpul galben dupa verde ). Pot fi adoptate sisteme cu 2 faze de semaforizare (fig.3), cu trei faze de semaforizare(fig. 4)sau cu patru faze de semaforizare (fig.5).

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

– ciclul de semaforizare, care cuprinde o segventa completa de schimbare a semnalelor luminoase la toate semafoarele din intersectie, respective a fazelor de semaforizare ;

– programul de functionare al semafoarelor, prin care se reprezinta graphic succesiunea si durata fazelor de semaforizare si a segventelor pentru toate semafoarele.

Capacitatea unei benzi de circulatie se exprima prin numarul de vehicule etalon care pot traversa intersectia pe emnalul verde pe durata unei ore de timp verde , fie pe durata unei ore fizice Q.

Intre capacitatile Q si este relatia:

(1)

In care :

– timpul verde ;

– durata unui ciclu de semaforizare.

Variatia solicitarii la o intrare in intersectie de catre vehiculele sosite se exprima prin factorul de varf instantaneu , stabilit cu relatia :

=(numarul vehiculelor sosite in ora de varf)/(4x numarul maxim de vehicule sosite in 15’)

=0.25…1

Se considera :

=1 pentru debite cu sosire uniforma ;

= 0,25 pentru debite concentrate in 15 minue.

Repartitia traficului pe retea si la intersectii este echilibrata cand ; in caz contrar, se impune imbunatatirea organizarii circulatiei pe retea.

Gradul de saturatie , a unei intrari prevazuta cu semafoare exprima fluenta in intersectie.

Intrarea in intersectie este saturata cand vehiculele sosite asteapta la stop mai mult de un ciclu de semaforizare pana sa intre.

Gradul de saturatie se stabileste cu relatia :

=(numarul de faze verzi saturate la ora de varf)/(numarul total de faze verzi la ora de varf)

= 0…1

Pentru intersectii cu = 0,3…1fluenta este necorespunzatoare si este necesara reamenajarea intersectiei, introducerea unei noi echipari pentru dirijare sau o noua organizare a traficului pe retea.

Timpul consumat la traversarea intersectiei constituie un indicator de calitate si eficienta a solutiei de intersectie.

3.3.2 Parametri si relatii specifice semaforizarii

Durata ciclului de semaforizare se incadreaza, de regula, in urmatoarele limite :

– in sistem cu doua faze de semaforizare, durata minima este de 35 s, cea curenta este de 45…65 s, iar cea maxima este de 80 s ;

– in sistem cu 3 sau 4 faze de semaforizare,durata minima este de 40 s, cea curenta este de 70…80 s, iar cea maxima este de 90 s.

Durata maxima a ciclului de semaforizare nu trebuie sa fie mai mare de 120 s; peste aceasta valoare este mai eficienta intersectia denivelata.

Timpul de verde nu trebuie sa fie mai mic de 10 s.

Timpul galben dupa verde si timpul galben dupa rosu se stabilesc comform STAS 1848/4-86.

Perioada de libera intrare a vehiculelor (timpul verde) se stabileste pentru intrarile si benzile cele mai solicitate din ora de varf pentru fiecare faza de semaforizare, cu relatia :

[s] (2)

in care :

a – timpul de perceptie-reactie a conducatorului auto, inclusive timpul de intrare a primului vehicul, in secunde ;

n – numarul de vehicule care trebuie sa intre in intersectie pe durata semnalului verde ;

e – intervalul de succesiune la demaraj, in secunde.

Pentru vehicule usoare (autoturisme) :

a=6 s si e=2,5 s

Pentru vehicule grele (cu sarcina peste 15 kN), inclusive pentru tramvaie (vagon motor plus o remorca) :

a=6 s si e=4,5 s

In cazul fluxurilor foarte intense, intervalul de succesiune e se poate reduce pana la 2,1 s pentru vehicule usoare si 4 s pentru vehicule grele

Perioada de libera intrare pentru pietoni se stabileste pentru sensul cel mai solicitant, cu relatia :

[s] (3)

in care :

P – numarul de pietoni adunati la traversare in timpul interzicerii traversarii ;

b – numarul benzilor de pietoni pentru un sens, cu latimea de 0,75 m ;

k – capacitatea de traversare a pietonilor pentru o banda, in numar de pietoni ce trec intr-o secunda

Perioada de libera trecere pentru pietoni trebuie corelata cu timpii necesari pentru vehicule si, daca este cazul, se reconsidera numarul de benzi.

Perioada de evacuare a vehiculelor (timpul intermediary sau interverde) rezulta din conditia de evitare a coliziunii in punctele de conflict, la schimbarea fazelor de semaforizare. In calcul se considera ca ultimul vehicul intrat se deplaseaza inainte pana la punctual de conflict cu viteza de 20 km/h (5,5 m/s), iar primul vehicul oponent din faza urmatoare se deplaseaza spre acelasi punct cu viteza de 60 km/h (16,7 m/s).

Perioada de evacuare a vehiculelor se determina cu relatia :

[s] (4)

in care si sunt distantele intre punctele 1 si C prezentate in figura 2, in metri.

Perioada de evacuare asigura, de regula, eliberarea intersectiei si de vehiculele care au asteptat degajarea trecerii de catre curentii de circulatie de sens contrar si apoi au virat la stanga .

Timpul necesar pentru efectuarea acestor manevre se compune din timpul pentru pornirea vehiculelor stationate in zona centrala a intersectiei si timpul pentru evacuarea la stanga ;

[s] (5)

– numarul vehiculelor care vireaza la stanga ;

e – intervalul de succesiune la demaraj, in secunde

d – distanta de evacuare la stanga, in metri; in exemplul din fig 2 , ;

w – acceleratia la demaraj, in metri pe secunda la patrat.

3.3.3 Prescriptii privind programul de semaforizare

La alcatuirea si calculul programului de semaforizare trebuie sa se tina seama de caracteristicile circulatiei, ale amenajarii intersectiei si ale instalatiei de semaforizare.

Instalatia de semaforizare este alcatuita din automate de dirijare, semafoare, sonde de traffic, retea de cabluri si poate functiona:

– cu program fix prestabilit ;

– cu program variabil, stabilit in functie de numarul de vehicule inregistrate de sondele de traffic, sau direct de pietoni.

Calculul initial al programului de semaforizare pentru intersectii necanalizate repartizeaza durata ciclului , in timpii verzi ai fazelor direct proportional cu intensitatea fluxurilor si invers proportional cu latimea partii carosabile.

Pentru o intersectie dintre doua strazi semaforizata in system cu doua faze, se aplica relatiile:

(6)

in care :

si – timpii verde ai fazelor 1 si 2 ;

si – intensitatile fluxurilor incidente in ora de varf, corespunzatoare fazelor 1 si 2;

si – latimile partii carosabile ale acceselor, corespunzatoare fazelor 1 si 2 ;

si – timpii intermediariai fazelor 1 si 2.

Calculul detaliat al duratei ciclului se face cu relatiile :

[s] (7)

[s] (8)

in care :

F – numarul fazelor de semaforizare ;

– timpul verde, in secunde, corespunzator fazei f ;

– timpul intermediar, in secunde, corespunzator fazei f ;

– timpul galben dupa verde, in secunde, corespunzator fazei f ;

– timpul suplimentar, in secunde, corespunzator fazei f, determinat cu relatia :

[s] (9)

– intensitatea fluxului de vehicule in ora de varf, pe o banda, in vehicule etalon pe ora, corespunzatoare fazei f.

Durata ciclului de semaforizare astfel determinate se definitiveaza numai dup ace se fac verificarile pentru toate relatiile de traffic antagoniste si neantagoniste de vehicule si pietoni, in ordinea desfasurarii curentilor conform fazelor de semaforizare.

In cazul intersectiilor foarte solicitate de pietoni, comparative cu solicitarea vehiculelor, durata ciclului se stabileste in functie de timpul verde necesar pietonilor.

Incadrarea duratei ciclului in limitele precizate anterior se asigura prin masuri cum sunt:

– majorarea numarului de benzi de circulatie pentru reducerea numarului de vehicule pe banda si respectiv a timpului de verde (evazarea intersectiei );

– reducerea duratei intervalului de succesiune la intrarea in intersectie in limitele precizate anterior ;

– comasarea in aceeasi durata a timpului intermediar pentru diferitele manevre de evacuare a intersectiei ;

– restrangerea spatiului intersectiei si a distantelor de parcurs ;

– fragmentarea trecerilor de pietoni cu lungimi mari si prevederea de refugii centrale.

Succesiunea operatiilor necesare intocmirii programului de semaforizare consta din : analiza datelor initiale, amplasarea semafoarelor, stabilirea punctelor de conflict, al intensitatilor fluxurilor pe benzile de circulatie, calculul timpilor verzi si a timpilor intermediari, determinarea duratei fazelor si a ciclului de semaforizare, calculul timpului total consumat la traversare si respectiv al rezervei de capacitate.

Programul se materializeaza intr-o diagrama, care cuprinde fazele cu segventele coloristice si timpii de functionare pentru toate semafoarele. Reducerea duratei ciclului se asigura prin stricta dimensionare si dispunere a timpilor caracteristici, prin interpunerea riguroasa a timpilor intermediary intre sfarsitul timpului verde al fazei in curs si inceputul timpului verde al fazei care urmeaza .

Calculul capacitatii intersectiei individuale cu semafoare curente este fundamentat pe dinamica deplasarii curentilor de traffic si se aplica si pentru alte echipamente de semaforizare cu performante superioare (cu trecere de la automatele de dirijare cu program fix la automatele actionate direct de vehicule cu ajutorul sondelor de trafic, atat pentru intersectii isolate precum si pentru grupuri de intersectii coordinate in sisteme liniare, ca cele cu unda verde axiala, sau in sisteme zonale de suprafata cu ajutorul unui dispecerat central echipat cu calculator de process).

Definitivarea programului de semaforizare si a solutiei de amenajare a intersectiei se face pentru varianta care asigura reducerea maxima a volumelor de lucrari si a timpului pentru semaforizare.

In traversarea intersectiilor, numarul de benzi directe trebuie sa fie cel putin egal cu numarul de benzi din calea curenta, prevazandu-se dupa caz , spatii de stocaj si benzi speciale pentru ocolire.

Spatiile de stocaj se dimensioneaza corespunzator numarului de vehicule oprite pe timpul aferent semnalului rosu al semaforului. Latimea spatiilor de stocaj se stabileste in functie de caracteristicile vehiculelor si nu va fi mai redusa de 3,0 m in cazul dispunerii pe o banda in aliniament.

Capitolul 4

Generalități privind controlul fluxurilor de circulație

Există trei faze semnificative de deplasări în traficului urban:

deplasările zilnice spre și dinspre locurile de muncă;

deplasările de după amiază spre diferite centre polarizatoare (comerciale, culturale etc);

ieșirile în/și întoarcerile din “week-end”.

Peste volumul mare al deplasărilor cu ajutorul autoturismelor particulare, a căror pondere este majoritară, se adaugă și mijloacele de transport în comun și transportul de bunuri

Din perspectiva unei viziuni de ansamblu, se impun pentru traficul rutier două categorii de măsuri în cadrul urban:

amenajarea corespunzătoare a tramei stradale majore, menită să satisfacă, pe de o parte, solicitările mereu crescânde ale traficului, iar pe de altă parte, să nu stânjenească ambianța urbană;

organizarea, reglementarea și controlul desfășurării circulației în intersecții, care reprezintă pentru circulația urbană adevărate supape de admisie și evacuare, constituind pentru rețeaua stradală punctele de strangulare, fiind cele care determină, în ultimă instanță, capacitatea acesteia.

De exemplu se poate aprecia că pierderile de timp în intersecții reprezintă 80-90% din timpul pierdut la traversarea aglomerațiilor, iar în ceea ce privește accidentele de circulație în mediul urban, la nivelul anului 1997, acestea reprezintă 46,8% în timp ce în mediul rural 45,5% și 7,7% în afara localităților.

Capacitatea de circulație este o măsură a abilității de a pune de acord un flux de trafic în mișcare.

Capacitatea de transport reflectă capacitatea unei artere rutiere de a servi vehiculele și oamenii, în anumite condiții specificate. Reprezintă limita superioară a numărului de vehicule sau pietoni care pot trece printr-un punct într-o perioadă de timp specificată și în anumite condiții.

Capacitatea de vehicule reprezintă numărul maxim al vehiculelor care pot trece, în mod fluent și în condiții de siguranță, printr-un punct dat, de-a lungul unei perioade specificate, cu timpi de așteptare acceptabili în anumite condiții de trafic și de mediu.

Capacitatea de călători introduce conceptul de ocupare al vehiculelor și reprezintă numărul maxim de persoane care pot trece printr-un punct dat, pe o durată specificată de timp, în anumite condiții de trafic și cu așteptări acceptabile.

Capacitatea de tranzit reprezintă capacitatea uneia sau mai multor rute care trec printr-un punct într-o perioadă specificată de timp.

Capacitatea este exprimată în termeni de număr de vehicule sau de călători serviți. În ceea ce privește capacitatea de tranzit, aceasta se referă la numărul călătorilor care pot fi preluați în anumite condiții.

De exemplu, o șosea urbană care asigură trecerea a 1800 autoturisme pe oră, pe o singură bandă de circulație, cu un grad de ocupare de 1,5 persoane/vehicul, va avea o capacitate de 2700 persoane/oră.

O arteră stradală cu 600 vehicule/oră cu 1,5 persoane/vehicul va avea o capacitate de 900 persoane/oră. Dacă numărul vehiculelor de transport se va reduce, în mod automat se va reduce și capacitatea călătorilor și deci, va scădea nivelul serviciului.

Conceptul de capacitate de transport persoane și cel de calitatea serviciului sunt importante în luarea deciziilor strategice privind călătoriile rapide, de cele mai multe ori focalizate spre centrul orașelor.

Problemele de management al traficului trebuie să stabilească prioritatea între transportul de călători și deplasarea vehiculelor cu grad mare de ocupare.

Capacitatea de circulație depinde de următorii factori:

caracterul circulației:

-flux discontinuu (intermitent sau pulsatoriu) cu opriri în intersecții;

-flux continuu, fără opriri la intersecții când acestea sunt denivelate sau dirijarea traficului se face în sistem coordonat (undă-verde).

caracterul traficului:

-intensitatea și frecvența sosirilor de vehicule;

-viteza medie de circulație;

-componența traficului pe categorii de vehicule, inclusiv caracteristicile lor constructive și dinamice.

structura rețelei principale de străzi:

-elementele geometrice ale străzilor;

-distanțele dintre intersecții și treceri intermitente pentru pietoni, amenajarea și echiparea acestora.

caracteristicile suprafeței de rulare:

-planeitatea;

-rugozitatea.

organizarea circulației:

-reglementarea acceselor și a staționărilor;

-sisteme de semnalizare și echipare tehnică.

caracteristicile psihologice și fiziologice ale conducătorilor de vehicule:

-timpul de percepție-reacție;

-timpul limită de așteptare la intersecții.

Fluența circulației F (conform STAS 10144/5-89), în secțiunea curentă a străzii, exprimă calitatea funcțională a acesteia și este dată de relația:

( 1)

unde: vB –viteza de proiectare sau de bază, km/h;

v – viteza de circulație, km/h.

Valorile orientative și aprecierea fluenței circulației conform STAS 10144/5-89, sunt date în tabelul 1.

Valorile pentru aprecierea fluenței circulației – Tabelul 1

2. Metodica culegerii datelor de trafic

Simularea oricărui proces sau fenomen presupune colectarea unor informații asupra evoluției trecute a acestuia. Oricare ar fi procesul ori fenomenul ce se studiază, indiferent dacă el este din natură, laborator sau producție, trebuie luate în considerare următoarele:

Imposibilitatea cunoașterii în totalitate, sub toate formele de manifestare, în timp și spațiu. Orice observare a unui fenomen implică o fragmentare a realității, o limitare în timp și spațiu de aceea datele culese despre evoluția sa reprezintă o selecție din cele posibile;

Existența unei variabilități naturale a proceselor și fenomenelor.

Din aceste considerente rezultă ideea că datele culese despre un fenomen (proces) pot fi diferite ca natură a lor.

Datele cinematice sunt acele date care dau coordonate de referință în timp și spațiu. De exemplu, traiectoriile autovehiculelor pot fi considerate date cinematice

Datele dinamice sunt date ce variază în timp, dar nu și în spațiu. Ele sunt culese continuu, pe o durată stabilită de timp. Pot fi amintite volumele de trafic și compoziția acestuia (ponderea categoriilor de vehicule), tipul sosirilor și programul de semaforizare în cazul automatelor cu semnale variabile (lungimea ciclului și a semnalului de verde). Tot date dinamice sunt și cele referitoare la transportul de călători (numărul mijloacelor de transport care opresc pentru a deservi călătorii), dar și manevrele de parcare pe oră și fluxurile de saturație și întârzierile, care se pot măsura direct pe traseu.

Datele statice, spre deosebire de cele dinamice, nu se modifică în timp. Acestea pot include, spre exemplu, lățimea și panta părții carosabile a unei străzi, lungimea și greutatea unui vehicul, semnalele prestabilite și tipul intersecției. În teoria traficului rutier ele se culeg rar. Datele statice sunt acelea care dau distribuția sau ajustarea măsurărilor.

Metodele de colectare depind de natura (tipul) datelor, precum și de mediile și dispozitivele de stocare. De exemplu, datele cinematice pot fi culese direct (“on – line”) foarte rapid. Datele dinamice sunt culese periodic, depinzând de creșterea (descreșterea) fenomenului și este posibil să fie tratate ulterior (după un timp oarecare). Datele statice, în general se culeg o singură dată, dar la nevoie se poate repeta măsurarea. Aceste date pot cere repetarea înregistrărilor pentru stabilirea distribuției fenomenului. Pentru exemplificare, se poate considera sosirea autovehiculelor într-un punct.

Datele relative la un fenomen (proces) provin din surse diferite, cum ar fi: istoricul fenomenului (procesului); măsurări directe asupra fenomenului (procesului) etc. Când istoricul și măsurările directe nu există sau nu se pot desfășura, atunci se recurge la unul sau mai mulți specialiști care pot folosi metoda analogiilor; în acest scop se consideră o altă variabilă decât cea urmărită, a cărei repartiție a fost stabilită în cadrul unor studii anterioare și care reprezintă un fenomen analog cu cel ce se vrea analizat. În situația în care nici această sursă nu este favorabilă (din diverse motive), atunci se consideră că datele necesare sunt de natură probabilistică sau de natură vagă (fuzzy).

Operația de culegere a datelor se poate numi operație de măsurare. În principiu, măsurările se clasifică după modul de obținere a rezultatelor și a aspectelor ecuațiilor de măsurare, corespondența dintre numărul ecuațiilor și cel al parametrilor, precizia rezultatelor, modul de execuție al măsurătorilor etc. O clasificare a măsurătorilor poate fi urmărită în figura 1.

Ori de câte ori este puțin practic sau imposibil de obținut date reale în suficientă cantitate, se vor genera date sintetice prin utilizarea unui model matematic programabil pe un calculator. Datele sintetice pot fi generate printr-o funcție deterministă, fie nedeterministă, fie prin ambele.

Datele sintetice, ca și cele reale, sunt probabilistic perturbate de eroarea de măsurare, de timpul de întârziere și de cel de așteptare.

Erorile de măsură, indiferent de cauzele care le-au generat, tind asimptotic către o anumită valoare, denumită eroare limită, ce poate fi depășită doar cu o mică probabilitate.

Există trei căi obișnuite de culegere a datelor pentru stabilirea capacității și evaluarea performanțelor intersecțiilor:

înregistrarea imaginilor cu camere video;

colectarea manuală a datelor cu o echipă de observatori;

colectarea automată cu contoare mecanice si senzori.

A treia cale este de preferat când se urmăresc volumele zilnice, apreciate pentru evaluarea încărcării rețelei de străzi sau pentru realizarea planului orașului. Colectarea dinamică a datelor cu ajutorul contoarelor mecanice cu tuburi introduse în pavaj, nu poate oferi informații asupra direcției mișcării, sosirilor pe timpul de verde sau compoziției traficului. Aceasta se recomandă pentru estimarea capacității și evoluția performanțelor.

Înregistrarea pe videocasete sau filmarea, oferă imagini, dar este nevoie de experiență în utilizarea echipamentelor. Pentru a obține o imagine suficientă, trebuie ales un anumit unghi de înregistrare, deci aparatul plasat cât mai sus. După realizarea înregistrărilor, sunt necesare multe ore pentru a prelucra imaginile, care trebuie transformate în informații de trafic.

Este nevoie de specialiști cu experiență care să identifice corect intervalele dintre ferestrele imaginilor, care corespund unui anumit interval de timp. O problemă importantă a cestui tip de înregistrare este faptul că nu poate fi urmărit șirul de vehicule concomitent cu indicația semnelor sau semnalelor din intersecție. Acest lucru este un dezavantaj, dacă se urmărește înregistrarea sosirilor pe semnalul verde, problema putând fi rezolvată doar prin amplasarea mai multor camere video sincronizate. Și în acest caz transformarea înregistrărilor în date numerice este dificilă.

Progresul din tehnica de calcul a rezolvat această problemă prin utilizarea unui calculator numeric, având implementat soft-ul adecvat, care va reuși transformarea imaginilor în date numerice, foarte repede. În plus, el este capabil să ofere o mulțime de date și caracteristici ale traficului.

Cea mai obișnuită și la îndemână dintre metode este culegerea manuală a datelor, cu ajutorul unei echipe de observatori, fiecare dintre ei înregistrând un element specific al traficului.

Pentru o anumită intrare cu semnale variabile în timp, se stabilește următoarea metodă de culegere a datelor pentru analiza intersecției:

Volumul de trafic, numărul de vehicule care trec linia de OPRIRE, pentru fiecare mișcare de trafic (înainte, stânga, dreapta), precum categoriile de vehicule pentru fiecare intrare. Este de preferat să se realizeze aceste înregistrări pe durata unui ciclu, dar normativele recomandă înregistrările la fiecare 15 minute.

Numărul total al sosirilor sau mai corect, sosirile pe durata semnalului verde. Aceste date dau adevărata cerere de serviciu pentru fiecare intrare a intersecției și o imagine corectă asupra factorului de progresie și întârzierile vehiculelor. În mod obișnuit, astfel de aplicații, nu se folosesc pe plan local, fiind laborioase.

Durata verdelui pentru fiecare fază și lungimea ciclului. Aceste măsurători se fac pentru fiecare ciclu, în cazul intersecțiilor cu programe flexibile. În cazul intersecțiilor cu program prestabilit, lungimea ciclului și durata semnalelor care îl compun sunt fixe. Pentru programele flexibile, durata medie a fazelor derivă ca o consecință a corectitudinii corelării capacității de circulație cu performanțele.

Munca depusă pentru colectarea datelor, în scopul determinării capacității de circulație a intersecțiilor, este dependentă de proiectarea, operarea, mărimea și încărcarea intersecției. Dar, experiența și încrederea în echipa de observatori sunt foarte importante. De obicei, munca experimentală poate stabili cu corectitudine, multiple cerințe (de exemplu, culegerea datelor pentru determinarea volumelor de trafic corespunzătoare mai mult decât unei singure intrări).

Figura 2. Metodica culegerii manuale a datelor

Pentru intersecții cu programe flexibile, numărul observatorilor care să acopere culegerea completă a datelor este cuprins între 3 și 10.

Figura 2. prezintă o intersecție obișnuită cu observatori plasați astfel încât să necesite un număr minim de observatori. Primul observator, (O1) este răspunzător pentru înregistrarea datelor la limita de est și sud a acceselor, în timp ce al doilea observator (O2) este atent la datele pe direcția nord și vest.

Pentru observatorul (O2), când oricare mișcare de pe accesul A1 are semnal verde, se înregistrează traficul de pe linia de stop al accesului A1, și B2 este ignorat deoarece nici o mișcare de pe acest acces nu are permisiunea de trecere cu excepția virării la dreapta pe durata semnalului roșu, dacă este permisă și invers. Această situație poate fi înregistrată de o singură persoană pentru două accese. Înregistrarea curenților de trafic doar de către două persoane poate fi dificilă, pentru cazul unei intersecții complicate. În acest caz se recomandă ca o persoană să înregistreze curenții de trafic pe o singură intrare.

În mod similar, două până la patru persoane vor putea culege date în cazul semnalelor variabile. În figura 2. s-a presupus că intersecția funcționează cu un program de două faze, fiind suficiente doar două persoane pentru a înregistra semnalele de trafic. O persoană (OM1) cronometrează durata verdelui pe faza A (corespunzătoare acceselor din direcția E – V, A1 și A2) și lungimea ciclului, în timp ce a doua (OM2) cronometrează durata semnalului verde pentru faza B (accesele B1 și B2 pe direcția N – S). Pentru un caz complex, cu mișcări speciale de virare sunt necesare mai multe persoane, numărul maxim fiind de 5: una pentru fiecare acces, iar cea de-a 5-a pentru a măsura durata ciclului.

O muncă suplimentară este necesară pentru înregistrarea fluxurilor de saturație și întârzierilor la stop. La fiecare 10, 15 sau 20 secunde (lungimea intervalului de probă este stabilită înainte) se înregistrează numărul vehiculelor oprite la stop. Simultan, se înregistrează volumele de trafic. Înregistrarea poate fi făcută pe fiecare bandă a accesului. Întârzierile la stop (câmpul întârzierilor) în secunde/veh, se obține folosind următoarea formulă:

, ( 2)

unde: Vs – suma vehiculelor numărate la stop;

– intervalul de timp de observare;

V – volumul de trafic înregistrat.

Domeniul măsurătorilor fluxului de saturație pentru o bandă este simplu. Se cer determinări exacte ale duratei de timp dintre al 4-lea și al N-lea vehicul care descarcă intersecția, cu punct de referință linia de stop. Toate vehiculele, începând cu primul și terminând cu al N-lea trebuie să fie în coadă pentru ca măsurătoarea să fie validă. De obicei, când se face referire la al 10-lea din coadă, se înțelege, de exemplu, partea din față a celui de-al 4-lea vehicul și partea din față a celui de-al 10-lea vehicul care trece linia de stop. Domeniul fluxului de saturație poate fi estimat cu formula:

. ( 3)

Exactitatea secundei celui de-al 10-lea este esențială. Un timp de întârziere între al 4-lea și al 10-lea vehicul egal cu 10,8 s rezultă pentru un flux de saturație de 2000 Vt/h. O eroare de 0,5 s, implică un flux de saturație cuprins între 2100-1900 Vt/h. Deoarece formula pentru determinarea fluxului de saturație este sensibilă la variații mici de timp, trebuie utilizate cronometre electronice și trebuie realizate măsurători cu mare atenție și precizie.

Datele de volum sunt exprimate în raport cu timpul, baza fiind determinată după tipul informației dorite și aplicației în care sunt folosite. În studiile de trafic, cel mai mare interes îl prezintă volumele pe termen lung. Dintre acestea cele mai importante sunt:

Media zilnică de trafic (MZT);

Media anuală zilnică de trafic (MAZT).

Pentru acești indicatori se folosește pentru măsurare cererea prezentă de trafic. Aceasta permite evaluarea fluxului actual pe arterele majore și minore dintr-o rețea de străzi. Aceste volume se folosesc pentru a se stabili care sunt zonele unde anumite facilități ar duce la îmbunătățirea situației reale. De asemenea, MAZT este utilă pentru analize cost-beneficiu, care pot justifica programele de modernizare sau optimizare.

Traficul anual, în termeni de vehicule pe an, este folosit pentru a determina volumul anual de trafic într-o zonă geografică și, la fel de bine, pentru estimarea veniturilor obținute prin utilizarea șoselelor. Prin analiza volumelor de trafic se pot determina tendințele volumelor care virează pentru a se lua în considerare în proiectele viitoare de amenajare a teritoriului.

Volumul orar sau tăria orară, exprimat în vehicule etalon pe oră, este volumul cel mai comun, înregistrat în studiile de trafic. Volumele orare sunt folosite în anchetele origine-destinație (O-D) precum și în înregistrările locale (în punct fix).

Înregistrările pe termen scurt (la 5, 6, 10, 12 sau 15 minute) sunt folosite în mod special pentru stabilirea tăriei și densității fluxurilor.

Densitatea traficului rutier, exprimată în vehicule etalon/km, așa cum s-a mai amintit, se obține prin împărțirea tăriei traficului la viteza medie de deplasare și este considerată cea mai importantă măsură a nivelului serviciului, mai importantă chiar decât tăria. Aceasta reflectă creșterea sau descreșterea aglomerărilor din trafic. Când se creează o aglomerare, densitatea este maximă, iar tăria tinde spre zero.

Înregistrarea mediei zilnice de trafic. Se realizează cu ajutorul contoarelor de trafic cu înregistrarea volumului total fără a interesa direcția sau pe sens de circulație. Înregistrările pe sens însumate vor da volumul total.

Înregistrările pe 24 ore sunt folosite pentru stabilirea hărții fluxurilor, permițând determinarea tendinței acestora și fiind utile în prognozele de trafic.

Înregistrările pe sens (direcționale) sunt folosite pentru determinarea capacității de circulație, îmbunătățirea proiectelor de amenajare a teritoriului și obținerea acumulărilor de fluxuri. Se folosesc contoare mecanice prevăzute cu tub și detectori (bucle inductive sau magnetometre). Înregistratoarele sunt localizate, astfel ca traficul să se desfășoare normal, fără schimbări de bandă sau alte manevre care ar perturba numărarea.

Înregistratoarele care folosesc tuburi numără o unitate pentru fiecare două treceri (ceea ce corespunde autoturismului); numărarea a trei axe înseamnă 1,5 vehicule etalon, iar patru axe, două vehicule etalon. Se consideră însă, că anumite vehicule multiax ar putea însemna mai multe vehicule etalon, astfel că rezultatele înregistrate trebuie corectate când vehiculele grele depășesc 15% din total, conform tabelului 2.

Exemplu de corectare a volumelor de trafic – Tabelul 2

Factorul de corecție (2.100)/245 = 0,8163 va determina diminuarea numărului de vehicule etalon. Astfel, dacă se înregistrează 8700 Vt, în realitate vom avea 8700.0,8163=7102 Vt.

Contoarele de trafic culeg date 24 ore, începând luni la prânz până vineri la prânz. Se consideră că în afara acestui interval datele sunt atipice, de asemenea perioadele de concediu și vacanță trebuie evitate. Datele înregistrate în aceste perioade constituie informații speciale despre călătoriile de agrement.

Instituțiile specializate pentru culegerea datelor, apreciază că înregistrarea în 24 ore, reprezintă o probă reprezentativă a mediei zilnice de trafic (MZT). O estimare mai precisă poate fi obținută utilizând ajustarea valorilor înregistrate cu factorul corespunzător zilei săptămânii, determinat atunci când înregistrările se realizează pe parcursul unei săptămâni. În același mod se ajustează și media anuală zilnică de trafic (MAZT), folosind un factor specific fiecărei luni a anului. Nu se recomandă înregistrările anuale, întrucât costul lor este prea mare.

Când se dorește o precizie mai mare a datelor, înregistrarea acestora se face după programe de achiziție a datelor speciale, utilizându-se echipamente și personal specializat. Vor fi necesare stații de înregistrare a datelor pe arterele principale și secundare ale unei rețele de drumuri care să urmărească permanent fluxurile direcționale de trafic.

Anumite stații, numite stații cheie, vor furniza informații asupra variațiilor zilnice și sezoniere pentru fiecare categorie de străzi. Ele înregistrează date o săptămână în mod continuu în fiecare an și o zi pe săptămână a fiecărei luni. Din aceste date vor rezulta factorii de corecție care vor pune pe baze comune datele utilizate în trafic.

Înregistrările globale sunt folosite pentru a estima factorul MZT de-a lungul unei străzi. În cazul străzilor principale se preferă segmentarea lor, în condițiile traficului uniform și se înregistrează valorile de trafic pentru fiecare segment. Datele se corectează apoi cu ajutorul factorilor stabiliți de stațiile cheie.

Înregistrările de trafic se repetă în mod normal la fiecare patru ani, dar se pot realiza ori de câte ori se constată schimbări locale esențiale. Înregistrările globale pot fi realizate cu contoare fără înregistrare întrucât este necesar doar volumul orar.

Înregistrarea volumelor orare. Se realizează cu contoare cu înregistrare. Volumele de trafic se înregistrează la fiecare 15 minute sau în intervale orare, prin tipărire pe hârtie sau înregistrarea cu ajutorul calculatoarelor. Datele computerizate pot fi centralizate în mai multe moduri, funcție de scopul utilizării lor. Pot fi folosite pentru:

definirea duratei și mărimii perioadei de vârf;

proiectarea geometrică sau reproiectarea străzilor și intersecțiilor;

stabilirea tacticilor de control al traficului.

Volumul de trafic este, de obicei, una dintre principalele măsuri pentru proiectarea semnalelor de trafic, stabilirea direcției fluxurilor și optarea pentru străzi cu sens unic sau giratoriu, identificarea fluxurilor balansate etc.

Înregistrarea orei de vârf. Ora de vârf variază în funcție de mărimea și structura zonei aflate în studiu. În localitățile mici, perioada de vârf poate fi de ordinul minutelor. În orașele mari sau metropole, aceasta poate dura mai multe ore.

Oricum ar fi definită perioada de vârf, sunt necesare înregistrări manuale pentru a identifica mișcările de virare. Acestea sunt utilizate pentru a dezvolta:

programe de semaforizare;

calculul capacității și evaluarea nivelului de serviciu;

proiectarea și asigurarea fluenței fluxurilor de circulație;

stabilirea punctelor de conflict și a mișcărilor interzise.

3. Reglementarea circulației în intersecțiile stradale

Se poate afirma că amenajarea intersecțiilor urbane are o influență importantă asupra exploatării rețelei stradale, condiționând fluența și securitatea traficului de vehicule și pietoni.

Practica dispune de trei tipuri de reglementări pentru organizarea și dirijarea traficului în intersecțiile urbane:

reglementarea bazată pe priorități și indicatoare de prioritate;

reglementarea cu ajutorul denivelărilor;

reglementarea prin semaforizare.

Figura 3. Puncte de conflict într-o intersecție cu patru intrări.

O succintă prezentare a acestor tipuri de reglementări are drept scop avertizarea celor care lucrează în domeniul circulației, că folosirea unei anumite soluții de organizare și dirijare a traficului nu este o problemă arbitrară, de privire superficială și intuiție, ci trebuie să reprezinte rezultatul unei analize riguroase, științifice pe baza valorilor de trafic care intră într-o intersecție și a capacităților de circulație oferite de diferite tipuri de reglementări.

3.1. Reglementarea bazată pe priorități și indicatoare de prioritate

De obicei, în acest caz există un flux principal, cu prioritate, deci și un flux secundar, care trebuie să se încrucișeze sau să se înfiltreze în cel principal și când sunt posibile puncte de conflict, așa cum prezintă figura 3.

Intersecțiile nesemaforizate sunt cele mai obișnuite intersecții.

O intersecție nesemaforizată va fi controlată cu ajutorul semnelor de circulație (de exemplu stop sau semnale intermitente). Un prim obiectiv, în cazul acestora, este determinarea capacității de circulație.

Estimarea capacității de-a lungul străzii secundare, ca și virarea la stânga, pentru traficul major către fluxul minor al unei intersecții nesemaforizate, constă în analizarea intervalelor în timp dintre vehicule.

Cea mai obișnuită sosire este cea după model probabilistic, aleator. Ca urmare, distribuția intervalelor în timp dintre vehicule va fi cea exponențială. Distribuția intervalelor dintre autovehicule, se referă la fluxul principal. Intervalele de timp suficient de mari dau ocazia înfiltrării traficului de traversare (flux minor).

Există două tipuri alternative de sosiri care se adoptă în mod curent pentru fluxul principal:

distribuția aleatoare de tip Poisson;

distribuția sub forma plutoanelor.

Sosirea în plutoane se observă în cazul în care există o intersecție semaforizată înaintea punctului de observare; după ce au primit semnalul de verde autovehiculele se deplasează în plutoane.

Cea mai întâlnită distribuție de probabilitate a intervalelor dintre autovehicule în fluxul principal este distribuția exponențială (de exemplu, pentru sosiri de tip Poisson, avem distribuția intervalelor de timp dintre vehicule de tip exponențial). În cazul sosirilor sub forma plutoanelor, distribuția intervalelor de timp dintre autovehicule este logaritmică.

Figura 4. Identificarea punctelor de conflict într-o intersecție nesemaforizată.

Identificarea intervalelor de timp dintre vehicule care să permită infiltrarea în fluxul principal de trafic, este dependentă de comportamentul conducătorilor auto (de caracteristicile psihice și dexteritatea în mânuirea vehiculelor).

Intersecții cu două semne de stop

Procesarea fluxurilor de trafic în intersecții nesemaforizate este complicată, deoarece există o mulțime de mișcări distincte, toate acționând aleator.

Multe dintre aceste mișcări sunt în conflict cu volumele de trafic opuse. Punctele de conflict induc descreșterea capacității, creșterea întârzierilor și creșterea riscului accidentelor.

Figura 4 arată punctele de conflict într-o intersecție nesemnalizată cu "stop" pe strada secundară. ,, , arată intervalele de timp critice pentru mișcarea de virare la dreapta, stânga precum și mersul înainte pentru artera secundară.

Pentru o mișcare specifică, un interval de timp mai mare decât intervalul critic, poate fi acceptat de conducătorii de vehicule care așteaptă pe artera secundară. Teoretic, intuiția și rezultatele experimentate arată că:

( 4)

Virarea la stânga din artera secundară are prioritate față de toate mișcările permise. Abia după virarea la stânga a vehiculelor din artera principală, vor avea permisiunea de trecere vehiculele din artera secundară.

Uneori permisiunea poate fi simultană (de exemplu, virarea la stânga pentru artera principală cu virarea dreapta din artera secundară, executate în același timp). Este de presupus că, intervale de timp mari dintre autovehiculele arterei principale, vor fi folosite de către mai multe vehicule din artera secundară.

Figura 5. Capacitatea potențială a unei intersecții nesemaforizate.

Distribuția intervalelor de timp dintre vehiculele arterei principale, împreună cu acceptarea comportamentului față de goluri, oferă posibilitatea deviației potențialului capacității unui indicator de stop pe artera secundară. Acesta este primul pas în procedura de analiză a intersecțiilor nesemaforizate (figura 5.). Diagrama poate fi determinată folosind următoarea formulă pentru estimarea potențialului de capacitate:

, ( 5)

cu:

, ,,

unde:

Vc – suma volumelor traficului principal care are conflicte cu mișcările analizate;

Figura 6. Estimarea capacității pe baza caracteristicilor intersecției.

Tc – intervalul critic de timp (golul critic);

Ts – golul succesiv; golul care adunat cu cel critic va servi al doilea, al treilea, etc. vehicul, care dorește să se infiltreze.

Potențialul de capacitate are nevoie de ajustări în acord cu fluxurile direcționale și volumele totale de trafic, care se opun fiecărei mișcări de pe artera secundară.

Cercetările în domeniu arată avantajele analizei capacității intersecțiilor nesemaforizate, pe baza modelelor statistice, derivate din analiza datelor experimentale. Dacă adăugăm la acestea și caracteristicile geometrice ale intersecției, distanța de vizibilitate și direcționarea fluxurilor pe artera principală, vom obține parametri de intrare ai modelului estimării capacității.

De exemplu, capacitatea pentru mișcarea la stânga într-o intersecție în T, este estimată de modelul din figura 6. Domeniul datelor arată că, vitezele pe artera principală variind între 15 și 50 km/h, nu au un efect semnificativ asupra capacității arterei secundare. Capacitatea, însă, este mai mare în condițiile luminii diurne. Acest parametru nu este inclus în modelele statistice, deoarece ambele artere, principală și secundară, sunt luminate noaptea.

Toate intrările au stop la intersecție

Aceste intersecții sunt aproximativ ușor de analizat. Modificările care pot fi aplicate se referă la capacitatea potențială față de capacitatea realizată.

Analiza acestor intersecții este mai ușoară, deoarece autovehiculele trebuie să oprească. Astfel că, procesarea începe să fie mai mult mecanică și mai puțin stohastică, fapt ce determină abateri mai mici de la modelele reprezentative. Prima mărime critică, în acest caz, este intervalul mediu dintre autovehicule, iar a doua este numărul de benzi traversate, procentul de virări și distribuția volumelor pe fiecare intrare.

Figura 7. Intersecție cu intrări de același tip, controlate de STOP.

Figura 7 prezintă procesul de bază al unui model propus pentru a calcula capacitatea fiecărei intrări a unei astfel de intersecții. Pentru început se analizează o primă intrare, numită "intrare subiect". Intrarea opusă ei este denumită "intrare opusă", iar intrările de pe celelalte părți se numesc "intrări cu conflicte". Notând cu s, o și c, indicii pentru subiect, opus și conflict, capacitatea estimată este:

, ( 6)

unde:

Mărimile de intrare cerute sunt:

numărul de benzi al fiecărei intrări;

volumele exacte de trafic ale fiecărei mișcări pe fiecare intrare.

De reținut că procesul este adaptabil intersecțiilor în T, intersecții care au una sau două benzi pe arteră (o parte din factorii ecuației 7 nu apar). Întârzierea medie pentru intrarea subiect este calculată cu relația:

, ( 7)

unde: D – întârzierea medie pentru intrarea subiect, secunde/vehicul;

V – volumul intrării subiect;

C – capacitatea intrării subiect (estimată cu ecuația 6).

După ce prima intrare este rezolvată, se selectează o altă intrare pentru rolul de intrare subiect, rolul celorlalte modificându-se corespunzător. Calculele continuă până ce toate intrările au fost analizate.

Se reamintește că întârzieri cuprinse între 10 și 20 secunde, corespund nivelului C, care este acceptabil pentru cele mai multe cazuri. Practica britanică acceptă un raport V/C = 0,85, caracterizând cozi lungi și întârzieri mari. Pentru V/C = 0,85 ecuația ( 7) realizează o întârziere medie pe vehicul de 25 s/vehicul, care corespunde nivelului D (în general de neacceptat).

Această metodă de analiză poate fi aplicată doar cu specificarea nivelului și corectitudinii condițiilor de intrare.

Rata și nivelul serviciului.

Rata fluxului maxim de serviciu este definită după Highway Capacity Manual ca numărul maxim de vehicule și persoane care pot traversa printr-o secțiune uniformă a drumului într-o perioadă de timp dată (de preferat 15 minute) în anumite condiții de drum, trafic și condiții de control pentru a menține un anumit nivel de serviciu proiectat.

Sunt evidențiate astfel:

Nivelul A: caracterizează fluxul liber, cu utilizatori individuali, virtual neafectați de prezența altor vehicule din trafic.

Figura 8. Evidențierea nivelului serviciului în diagrama fundamentală a traficului rutier.

Nivelul B: caracterizează fluxurile stabile cu un grad înalt de libertate în a alege viteza și condițiile de operare care influențează puțin pe ceilalți participanți la trafic.

Nivelul C: caracterizează fluxurile cu restricții care rămân stabile, dar care interacționează cu alți participanți din fluxul de trafic. Nivelul general de confort și siguranță scad considerabil.

Nivelul D: caracterizează fluxul de densitate mare în care viteza și manevrabilitatea sunt restricționate sever, iar confortul și siguranța au un nivel scăzut chiar dacă fluxul rămâne stabil.

Nivelul E: caracterizează fluxul instabil la sau lângă, limita capacității, cu cel mai scăzut nivel al confortului și siguranței.

Nivelul F: corespunde traficului condiționat în care numărul vehiculelor, care sosesc într-un punct, depășește posibilitățile de servire și deci, se creează condițiile formării cozilor (ambuteiajelor), nivel scăzut al confortului și creșterea riscului de accidente.

Figura 9. Nivelul serviciului în funcție de relația dintre V/C.

Creșterea numărului de vehicule, care pot fi servite în condițiile traficului condiționat al nivelului F, este în general acceptat ca fiind mai mic decât în cazul nivelului E; în consecință, rata fluxului E este valoarea care corespunde fluxului maxim sau capacității de circulație. Pentru o proiectare eficientă se recomandă nivelurile D, C și E chiar dacă ele asigură pentru utilizatori un nivel mai scăzut al serviciului.

Nivelul general de serviciu se bazează pe concepte și termeni ușor de înțeles, dar dificil de exprimat valoric. Realizarea unui grad de comparare între categoriile de trafic și metodele standard de măsurare a impus un termen specific ingineriei de trafic ca indice primar de evaluare a nivelului serviciului pentru fiecare categorie de trafic, densitatea traficului.

Densitatea, exprimată, așa cum se cunoaște, în vehicule etalon/km/bandă reflectă posibilitatea ca alți utilizatori să interfereze cu libertatea de conducere a altora. Ea reprezintă, de asemenea, cel mai înalt grad de atenție acordat cerințelor conducătorilor. Dacă rata fluxului crește, densitatea crește, dar viteza fluxului descrește și cu aceasta stabilitatea în trafic (apar undele de șoc). Acest fapt poate fi urmărit în figura 8. Din figura 9 se poate deduce ușor nivelul serviciului, dacă se cunosc viteza de operare și raportul dintre volum și capacitate. Cu cât volumul de trafic se apropie de limita capacității (V/C = 1) nivelul serviciului scade. Traficul liber corespunde unei viteze mari de operare și unui raport V/C mic.

Capitolul 5

Studiu de caz (Calea Bucuresti E+V si Strada Sararilor N+S)

Date colectate:

Vehicule echivalente