GHID PENTRU ELABORAREA LUCRĂRII DE DISERTAŢIE [306429]
MINISTERUL EDUCAȚIEI NATIONALE
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREȘTI
FACULTATEA DE CAI FERATE DRUMURI SI PODURI
LUCRARE DE DISERTAȚIE
Conducătorul lucrării de disertatie
Conf. dr. ing. Valentin Anton
Absolvent: [anonimizat]. Dragos Bejenaru
Anul 2018
MINISTERUL EDUCAȚIEI NATIONALE
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREȘTI
FACULTATEA de CAI FERATE DRUMURI SI PODURI
Masterat INGINERIA INFRASTRUCTURII TRANSPORTURILOR
OPTIMIZAREA CIRCULAȚIEI PE ARTERELE
RUTIERE URBANE
Conducătorul lucrării de disertatie
Conf. dr. ing. Valentin Anton
Absolvent: [anonimizat]. Dragos Bejenaru
București
Anul 2018
Universitatea Tehnică de Construcții București
FACULTATEA de CAI FERATE DRUMURI SI PODURI
Departament/Colectiv: Drumuri, Căi Ferate și Materiale de Construcție Data: Iunie 2018
LUCRARE DE DISERTAȚIE
Titlul lucrării: Optimizarea circulației pe arterele rutiere urbane
Data eliberării temei: Martie 2017
Termen de predare: Iunie 2018
[anonimizat]: [anonimizat]. Valentin Anton ing. Dragoș Bejenaru
CUPRINS
CAPITOLUL I – INTRODUCERE
1.1. Contextul Cercetarii 6
1.2. Obiectivele Cercetării 6
1.3. Contribuția la Cercetare 7
[anonimizat]
2.1. Orașul. Elemente ale tramei stradale. 8
2.2. Clasificarea străzilor. 11
2.3. Funcționalitatea străzilor. 14
2.4. Intesecții de Străzi. 14
2.5. Proiectarea intersecțiilor. 16
[anonimizat]. PARAMETRI DE PERFORMANȚĂ
3.1. Mobilitatea urbană. 23
3.2. Trafic urban. 28
3.2. Fluxuri de circulație. 29
3.4. Parametri de performanță a traficului urban. 32
[anonimizat]
4.1. Concepte de modelare a traficului urban. 36
4.2. Capacitatea și nivelul de serviciu. 41
4.3. [anonimizat]. 43
4.4. Beneficiile utilizării programului Synchro. 44
CAPITOLUL V – [anonimizat] A MUNICIPIULUI SLATINA.
5.1. Descrierea zonei studiate. 47
5.2. Culegerea datelor de trafic. 48
5.3. Prognoza valorilor traficului rutier. 49
5.4. Descrierea scenariilor analizate. 50
5.5. Analiza critică a situației existente. 50
5.6. Măsuri de optimizare propuse. 53
5.7. Analiza performanțelor măsurilor de optimizare propuse. 55
CAPITOLUL V – BIBLIOGRAFIE. 57
CAPITOLUL I – [anonimizat]-o creștere accelerată cât și a modelelor spațiale de dezvoltare a orașelor, astfel infrastructura de trafic trebuie să răspundă acestui proces continuu de schimbare.
[anonimizat], educația, [anonimizat]-se între 1 și 5 [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat], nesiguranța și lipsa de confort des întâlnită în orașele cu trafic caracterizat de mobilitatea individuală cu autoturismul.
Folosirea intensivă a autoturismului personal în deplasările cotidiene a condus la unul din fenomenele cele mai iritante ale vieții din marile aglomerări urbane si anume congestia traficului. În 10 orașe din România numărul de autoturisme în posesie depășește valoarea de 600 de autovehicule la 1000 de locuitori și această cifră se află în continuă creștere.
În acest context, pot fi adoptate o serie de măsuri pentru optimizarea circulației, variind de la gestionarea traficului folosind sisteme inteligente de transport până la extinderea capacității pe șosele și intersecții.
Obiectivele Cercetării
În contextul actual, în care nivelul blocajele din trafic din marile orașe ale România concurează și chiar depășesc pe cele din orașele dezvoltate ale Europei, prin lucrarea de față se dorește prezentarea factorilor care conduc la aceste blocaje și măsuri ce ar putea fi adoptate pentru optimizarea circulației pe arterele rutiere urbane.
Un aspect foarte important, și de asemenea o funcțiune de bază a ingineriei de trafic, ce ne ajută în atingerea obiectivului propus este reprezentat de organizarea desfășurării traficului.
Organizarea desfășurării traficului reprezintă activitatea care, folosind legile și dispozițiile oficiale, dispozitivele de reglementare a circulației si legile mișcării vehiculelor, asigură controlul asupra desfășurării fluxurilor de circulație pentru a obține cel mai bun grad de folosire și în deplină siguranță al rețelei existente de drumuri și străzi.
Congestionarea sau aglomerarea traficului rutier reprezintă starea în care se află rețeaua de transport, caracterizată de viteze de deplasare mici, timpi și cozi de așteptare lungi. Se consideră că traficul rutier devine este congestionat atunci când cererea de transport, atât autovehicule, cât și pietoni, depășește capacitatea rețelei de transport.
Principalele metode ce se pot adopta în scopul decongestionării traficului rutier sunt următoarele:
dezvoltarea infrastructurii actuale prin construirea de noi drumuri în jurul orașelor sau chiar supraetajate, implementarea soluțiilor de conducere dinamică a semafoarelor, în funcție de condițiile reale de trafic.
Contribuția la Cercetare
Structura acestei lucrări a fost concepută astfel încât să contribuie la prezentarea tuturor aspectelor tratate în studiul de caz. Interpretarea rezultatelor simulării a condus atât la elaborarea soluțiilor de ameliorare a situației reale identificate în teren cât și la generarea și propunerea unor noi soluții.
În realizarea acestui studiu au fost aduse următoarele contribuții proprii cu notă de originalitate:
Studiul referințelor bibiliografice din domeniu și sintetizarea în lucrarea de față a principalilor parametri ce influențează performanța traficului și a mobilității urbane.
S-au analizat caracteristicile fluxurilor de trafic și formalismele teoretice de descriere și modelare ale acestora.
A fost demarat un studiu de trafic având ca scop identificarea caracteristicilor de deplasare ale populației din zonă și aplicarea metodologiei dezvoltate la cuantificarea performanței rețelei de transport din punct de vedere al traficului rutier.
Din punct de vedere al circulației și sistematizării rutiere, rezultatele studiului de circulație au fost evidențiate atât în ceea ce privește etapa de analiză, cât și pentru etapa de prognoză și propuneri. În acest scop a fost creat un model de trafic ce are la bază o împărțire a teritoriului analizat în zone de trafic.
Au fost construite scenarii probabile care au luat în considerare investițiile noi în infrastructură și modernizări de drumuri, precum și realocarea capacității de circulație a unor sectoare de drum concomitent cu o creștere a volumelor de trafic prognozată de CNADNR.
Se poate afirma că obiectivul principal al prezentei lucrări a fost atins: s-a analizat o problemă reală de mobilitate a populației și s-au conceput soluții realiste care să ducă la sustenabilitatea sistemului de transport.
CAPITOLUL II – ARTERELE RUTIERE URBANE ȘI ASPECTE FUNCȚIONALE ALE ACESTORA
2.1. Orașul. Elemente ale tramei stradale.
Orașul este unitatea administrativ-teritorială de bază alcătuită fie dintr-o singură localitate urbană, fie din mai multe localități, dintre care cel puțin una este localitate urbană. Ca unitate administrativ-teritorială de bază și ca sistem social-economic și geografic, orașul are două componente:
componenta teritorială – intravilanul, care reprezintă suprafața de teren ocupată sau destinată construcțiilor și amenajărilor (de locuit, social-culturale, industriale, de depozitare, de producție, de circulație, de recreare, de comerț etc.) și extravilanul care reprezintă restul teritoriului administrativ al orașului;
componenta demografică socio-economică, care constă în grupurile de populație și activitățile economice, sociale și politico-administrative ce se desfășoară pe teritoriul localității. Dimensiunile, caracterul și funcțiile orașului prezintă mari variații, dezvoltarea sa fiind strâns corelată cu cea a teritoriului căruia îi aparține.
Localitățile urbane se grupează pe următoarele categorii:
După numărul de locuitori, și anume :
Orașe mici – cele care au sub 20.000 de locuitori;
Orașe mijlocii – cele care au mai mult de 20.000 de locuitori;
Orașe mari – cele care au peste 100.000 de locuitori;
Orașe foarte mari – cele cu peste 500.000 de locuitori;
Orașe plurimilionare – sunt acelea care au peste 2.500.000 de locuitori;
Megapolisuri – concentrări suprametropolitane, cu o populație mai mare de 4.000.000 de locuitori.
Conurbații – așezări cu peste 12.500.000 de locuitori și care sunt, de fapt, regiuni urbane, sisteme create în teritoriu și care au funcțiuni complexe.
După funcțiuni dominante, și anume :
Orașe cu funcțiuni predominante de locuire ce deservesc mari centre industriale ;
Orașe universitare ;
Orașe port ;
Orașe ce au un caracter politico-administrativ dominant ;
Orașe cu caracter balneo-climaterice și de odihnă ;
În structura fizică a orașului se includ părți distincte, cu funcții diferite și cu importanță bine determinată, astfel deosebim următoarele :
Populația, beneficiari a funcțiilor multiple ale orașului care trebuie să se țină seama la echiparea, sistematizarea și dezvoltarea orașelor ;
Teritoriul orașului, suprafața de teren pe care este construit orașul (intravilan sau extravilan) ;
Fondul clădit, cuprinzând totalitatea clădirilor de pe teritoriul orașului (clădiri pentru locuințe, clădiri administrative, cladiri social-culturale, industriale, sportive, etc.) ;
Căile de comunicații, formate din străzi, liniile de tramvai și tren urban, metrou, canale navigabile ;
Spații plantate și elemente naturale, cuprind spațiile verzi, oglinzi de apă(lacuri, râuri), munți, golfuri maritime, etc. ;
Industria, cuprinde ansamblul clădirilor și echipamentelor industriale ;
Forma generală a rețelei de străzi a unui oraș constituie schema rețelei de circulație. Rețeaua de circulație a orașului trebuie să răspundă nevoilor de transport ale acestuia si are următoarele caracteristici principale :
Întindere, se masoară in km și reprezintă lungimea totală a străzilor componente ale rețelei ;
Densitatea, reprezintă lungimea străzilor in km ce revine la un km de teritoriu al orașului ;
Configurația rețelei, schema in plan a rețelei de străzi a orașului ;
Schema rețelei de străzi se clasifică după două criterii principale :
După modul de formare avem :
De formație spontană sau naturală, dezvoltate sub influența unor elemente organizatorice, economice, comerciale ;
De creație preconcepută ;
După forma geometrică în plan avem :
Scheme geometrice (ortogonale, radiale, radial-inelare) ;
Scheme cu traseu liber ;
În urbanism, denumirea de tramă stradală se folosește pentru a defini rețeaua de căi de comunicație, majore și minore, dintr-o localitate sau dintr-o zonă a acesteia. Analiza rețelei de străzi dintr-o localitate urbană sau rurală nu se poate face fără a analiza raportul altor componente urbanistice cu aceasta, cum ar fi: fondul construit, care cuprinde totalitatea clădirilor de pe raza de acțiune administrativă a localității; relieful; aspectele demografice; funcțiunile; punctele de conflict; infrastructura rutieră.
Schema rețelei de circulație urbană rezultă din forma generală de concepție urbanistică din care se dezvoltă nevoia de transport a localității, care depinde de: poziția centrului administrativ al localității; culoare alocate tranzitului rutier; amplasarea zonelor industriale, comerciale, cultural-sportive și a celor de locuit; formele de relief din raza localității; modul de amenajare a acceselor la rețeaua stradală și a intersecțiilor; clasa tehnică alocată fiecărei străzi, în funcție de traficul aferent și destinația în cadrul rețelei.
O rețea de circulație completă a unui oraș trebuie să cuprindă:
artere de penetrație, pentru accesul traficului exterior în interiorul orașului;
artere radiale interioare, care conduc spre centrul orașului;
artere inelare, care leagă arterele radiale între ele și constituie legături de centură pentru necesitățile de circulație;
artere diagonale care unesc puncte importante din oraș;
artere promenade, special amenajate pentru plimbare;
rețeaua străzilor secundare de deservire locală.
În concluzie rețeaua de circulație urbană este alcătuită din arterele de circulație, intersecții și o serie de alte elemente variabile de proiectare. Proiectarea unei rețele de circulație urbană este o chestiune de atribuire de valori pentru fiecare variabilă. Acest lucru pare simplu, dar în practică, datorită diferitelor obiective stabilite (de către autoritățile de transport, furnizorii de servicii și utilizatorii), vor exista întotdeauna variabile conflictuale, rezultând așa-numitele dilemele de proiectare. Metoda de proiectare distinge patru dileme de proiectare majore:
1. Numărul de sisteme: diferențiere față de reducerea costurilor;
2. Densitatea punctelor de acces: calitatea conexiunilor în raport cu accesibilitatea;
3. Structura accesului: accesibilitate versus diferențiere în utilizare;
4. Densitatea rețelei: calitatea unei conexiuni în comparație cu reducerea costurilor.
Într-o manieră de abordare simplistă, proiectare unei rețele de circulație urbană poate atinge următoarele tipuri de obiective:
1. Proiectarea unei noi rețele, de exemplu o nouă rețea de tranzit;
2. Îmbunătățirea unei rețele existente, de exemplu creșterea capacităților sau adăugarea de drumuri noi.
Problemele ce apar la proiectarea rețelei se pot împărți în trei subcategorii. În primul rând, există natura combinatorică a problemei. Având un set de noduri de acces numărul posibil de artere de legătură, ce leagă toate nodurile de acces, crește exponențial cu numărul de noduri de acces. În al doilea rând, perspectiva asupra obiectivelor de proiectare ar putea fi foarte diferită. Conflictul cheie este acela dintre utilizatorul rețelei, adică călătorul și investitorul sau constructorul de rețele, călătorul preferă legături directe între toate originile și destinațiile, în timp ce investitorul favorizează o rețea minimă în spațiu. Există trei metode de reconciliere a acestor perspective opuse:
formularea unui obiectiv care să combine interesele ambelor părți implicate. Exemple tipice de astfel de obiective de proiectare sunt maximizarea bunăstării sociale și minimizarea totală a cheltuielilor;
Fig. 2.1. – Diferența dintre structura optimă a unei rețele în viziunea călătorilor și cea a investitorilor.
Concentrarea pe o perspectivă a uneia dintre părți, de obicei călătorul, în timp ce utilizează a doua perspectivă ca o constrângere, de exemplu, minimizarea timpului de deplasare utilizând un buget fix.
Alegerea din nou a unui obiectiv specific, în acest caz perspectiva investitorului, dar la în același timp, luând în considerare comportamentul celeilalte părți implicate, și anume călătorul. Un exemplu al acestei abordări este un operator de tranzit care maximizează profitul în timp ce ia în considerare faptul că serviciile inadecvate vor reduce veniturile.
În al treilea rând, există o relație puternică între cererea de transport și rețeaua de transport. Modificările în rețeaua de transport conduc la modificări ale comportamentului de călătorie și aceste modificări devin la rândul lor cerințe pentru rețeaua de transport.
Acești trei factori complicați, natura combinatorică, perspectivele conflictuale și relația între rețeaua de transport și cererea de transport, explica cantitatea imensă de literatură privind proiectarea rețelei de transport și modul prin care cercetările științifice utilizează modele matematice pentru a rezolva modul de proiectare al rețelei de circulație urbană.
2.2. Clasificarea străzilor.
Cel mai important si utilizat criteriu pentru clasificarea străzilor este cel al importanței, ce este dată atât de dimensiunile geometrice ale străzii cât și de volumul fluxurilor de circulație ce le deservește.
Conform STAS 10144/3-91 : ”Elemente geometrice ale străzilor”, în funcție de numărul de benzi de circulație :
Străzi de categoria I, cu șase benzi de circulație – Străzi magistrale;
Fig. 2.2. – Străzi de categoria I.
Străzi de categoria II, cu patru benzi de circulație – Străzi de legătură;
Fig. 2.3. – Străzi de categoria II.
Străzi de categoria III, cu două benzi de circulație – Străzi colectoare;
Fig. 2.4. – Străzi de categoria III.
Străzi de categoria IV, cu o bandă de circulație – Străzi de folosință locală;
Fig. 2.5. – Străzi de categoria IV.
Elementele străzilor sunt considerate : traseul, profilul longitudinal și profilul transversal.
Principalii parametri și condiții de proiectare pentru stabilirea elementelor geometrice sunt :
Viteza de proiectare ;
Intensitatea fluxurilor de circulație ;
Încadrarea urbanistică a străzii și respetarea caracterelor urbane ale orașului ;
Relieful terenului ;
Localizarea străzii în rețeaua de circulație a orașului ;
Intensitatea și continuitatea circulației pietonale ;
Existența transportului în comun pe strada respectivă ;
2.3. Funcționalitatea străzilor.
Străzile constituie căi de comunicație în mediul urban, asigurând transportul de persoane și bunuri între diferite puncte de interes în oraș.
Funcțiunile străzilor sunt :
Asigură desfășurarea circulației generale în cadrul orașului atât a vehiculelor cât și a pietonilor;
Permit accesul carosabil și pietonal la construcțiile ce mărginesc strada ;
Oferă spațiile necesare amplasării rețelelor edilitare ;
Au rol estetic prin punerea în valoare a arhitecturii clădirilor și a unor peisaje deosebite, în cazul localizării străzilor în zone de agrement.
O rețea rutieră eficientă și sigură este organizată ca sistemul sanguin uman. Este o ierarhie a arterelor și a venelor. Este divizat în continuare la artere principale, artere distribuitoare și capilare pentru a accesa celule singulare din mușchi și organe. Sângele se deplasează mult mai rapid în arterele principale decât în capilare.
Funcția străzii este definită de forma și dimensiunea vehiculelor, prezența altor participanți în trafic ca utilizatori ai străzilor (funcție mixtă), limita de viteză, volumul traficului și geometria drumurilor. Străzile ar trebui proiectate luând în considerare funcțiile străzilor, astfel încât traficul să curgă uniform, cu un design clar, credibil și sigur pentru a oferi siguranță tuturor.
Când străzile noi sunt planificate, proiectate și poziționate în mediul înconjurător, cea mai importantă problemă pentru inginerii proiectanți ar trebui să fie funcția stăzii și impactul acesteia asupra siguranței traficului.
2.4. Intesecții de Străzi.
Intersecțiile de străzi și nodurile urbane sunt spații deschise, amenajate, de utilitate publică, în care se întâlnesc diferite străzi ale unui oraș și prin care este realizată continuitatea funcționării străzilor și anume, asigurarea circulației fluente a vehiculelor dintr-o directție în alta.
Nodurile urbane sunt intersecții complexe, cu una sau mai multe direcții de circulație denivelate, prin pasaje sau tuneluri rutiere, cu fluxuri de circulație majore și configurație complexă, cu relații de circulație multiple.
O noțiune importantă în proiectarea intersecțiilor de străzi o constituie spațiul intersecției. Acesta se definește ca spațiul necesar presortării, sortării, stocării și eliberării intersecției, pentru fluxurile ce acced în aceasta. La acest spațiu se mai adaugă spațiile necesare sporirii lățimii acceselor la intersecții din necesitatea asigurării capacității de trecere a fluxurilor, astfel acesta devine foarte complex și necesită suprafețe suplimentare pentru buna desfășurare a circulației în intersecțiile moderne.
Intersecțiile se pot clasifica după mai multe criterii, conform STAS 10144/4-95, 10144/3-91, astfel avem :
După criteriul funcționalității și al reglementărilor traficului :
Intersecții la același nivel – cu circulație necanalizată, ce sunt reglementate pe baza priorității de dreapta, priorității de flux ;
Intersecții denivelate – cu pasaj denivelat, reglementate cu circulație continuă pentru fluxurile majore și discontinuă și canalizată eventual dirijată cu semafor pentru fluxurile secundare ;
– cu mai multe pasaje denivelate, reglementate cu intrări, traversări și iesiri din interseție, cu circulație continuă și canalizată, fară puncte de conflict pentru toate relațiile de trafic ;
După importanța străzilor :
Tab. 2.1. Categorii intersecții.
După numărul de străzi ce converg în intersecție :
Intersecții cu trei ramuri – oblice ;
– normale în T, cu unghiuri între 75-105 grade ;
– bifurcații în Y;
Intersecții cu patru ramuri – normale, cu unghiuri între 75-105 grade, sau in cruce ;
– oblice;
Intersecții cu cinci ramuri ;
Intersecții giratorii, cu următoarele variante :
– cu patru ramuri, normale ;
– cu girație turbină ;
cu girație normală, dar cu trecere secantă pentru direcția principală, echipată cu semafoare;
După structura și complexitatea relațiilor de trafic, dezvoltate în intersecții, intâlnim:
Intersecții cu direcții de circulație simplu traversante, rezolvate de obicei alternativ ;
Intersecții cu direcții de circulație, cu relații parțiale intre artere;
Intersecții cu direcții de circulație, cu relații complete intre toate ramurile;
Intersecții cu fluxuri de egală importanță;
Intersecții cu fluxuri predominante;
Intersecții cu fluxuri concordante cu forma geometrică a intersecției;
Intersecții cu fluxuri în discordanță cu forma geometrică a lor.
După mărimea intersecțiilor și după importanța și complexitatea arterelor ce converg în intersecții avem:
Intersecții mici, între artere de categoria III și IV, cu suprafețe mici și organizare simplă a relațiilor de trafic;
Intersecții mari intre artere de categoria I și II, foarte complexe, cu o organizare complexă a rezolvării relațiilor de trafic.
2.5. Proiectarea intersecțiilor.
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.
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.
O sinteză a desfășurării traficului urban, evidențiază trei faze semnificative de deplasări:
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”.
Simpla enunțare a acestor trei faze principale de circulație, prezente în viața unui oraș, poate demonstra marea varietate, în structură și ca intensitate a traficului urban, în componența căruia automobilul ocupă rolul primordial, având marea calitate de a asigura maximul de confort al deplasărilor, prin accesibilitatea sa din “poartă în poartă”.
Esența problemei constă în acomodarea reciprocă, om – vehicul – drum, soluționarea acesteia evitând să implice sacrificii din partea nici unuia.
Dacă la 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, se poate afirma că solicitărilor traficului îi sunt necesare, ca urmare a unei viziuni de ansamblu, 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.
Se apreciază 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.
Proiectarea intersecțiilor de drumuri implică patru factori de bază:
factorul uman;
factori operaționali sau de trafic;
factori fizici;
factori economici.
Criterii de proiectare a intersecțiilor sunt:
Tipul de control al traficului (fără control, semne, semnale, marcaje de circulație);
Analiza capacității de circulație (nivelul de serviciu, numărul benzilor de acces în intersecție, mișcările și benzile destinate virării);
Măsura în care este controlat accesul în intersecție, pentru o anumită amenajare rutieră;
Traficul pietonal;
Traficul cu biciclete;
Cerințele de iluminare.
Modul de operare al unei intersecții este influențat de elemente de bază precum:
Capacitatea de circulație;
Lungimea cozilor și întârzierile pe care le produc;
Numărul accidentelor de circulație ce se pot produce;
Caracteristicile vitezei de operare;
Tipul de control al traficului.
2.5.1. Factorii ce influențează proiectarea intersecțiilor.
Factorul uman
Comportamentul conducătorului auto ca și a celorlalți participanți la trafic este discutată în cadrul capitolului „Factorul uman”, iar răspunsul acestuia reprezintă un factor important în proiectare intersecțiilor.
Tab 2.3. Valori recomandate pentru caracteristicile factorului uman
Tab. 2.4. Caracteristicile vehiculului aplicabile pentru intersecțiile cu fluxuri canalizate
Caracteristicile vehiculelor
Mărimea și manevrabilitatea vehiculelor reprezintă factori de bază în proiectarea intersecției în special atunci când au fost selectate caracteristicile tipului de canalizare a fluxurilor de trafic.
Datorită importanței în proiectarea drumurilor în general și a intersecțiilor în special, caracteristicile vehiculelor sunt abordate separat și sunt prezentate în tabelul 5.2. În alegerea vehiculului cel mai potrivit, inginerul de trafic trebuie să acorde atenție sporită compoziției fluxurilor rutiere.
Condițiile de mediu
Printre factorii care influențează modul de proiectare a intersecțiilor la nivel, o importanță deosebită au: categoria drumului, amenajările existente în împrejurimi și condițiile climaterice în zonă.
În aplicarea unor standarde de proiectare adecvate este esențial ca abordarea să fie flexibilă și respectând conceptul de „proiectare senzitivă” în acord cu categoriile de drumuri. Arterele principale asigură deplasarea unor volume mari de trafic, operarea vehiculelor cu viteze superioare și adesea circulația automobiliștilor mai puțin familiarizați cu aceste categorii de drumuri. Prezența vehiculelor grele, autocamioane și autobuze poate genera un nivel de serviciu ridicat.
Canalizarea fluxurilor rutiere ar trebui să reprezinte soluția optimă de asigurare a continuității mișcării, dar adesea aceasta generează noi conflicte între participanții la trafic și un impact nefavorabil asupra mediului înconjurător. Distanțele de vizibilitate reprezintă, de asemenea un element important, iar dispozitivele de control al traficului ca și semnele și marcajele de circulație trebuie folosite cu prudență.
Tipul zonei, precum și modul de folosire a zonelor învecinate, guvernează modul de proiectare a unei intersecții. De exemplu, în zonele urbane participanții la trafic sunt alături de automobiliști, diferite categorii, ca: fluxuri de pietoni, fluxuri de călători, bicicliști, taximetriști, vehicule ce urmează a fi parcate, etc.
În zonele rezidențiale, inginerii de trafic i-au în considerare, pe lângă categoriile amintite, nevoile de traversare în vecinătatea școlilor ca și bicicliștii.
Clima locală poate influența deciziile de proiectare. De exemplu, o zonă cu ceață necesită soluții speciale pentru asigurarea vizibilității, iar ploile torențiale frecvente reduc observarea semnelor și marcajelor, dar și aderența automobilului.
2.5.2. Tipuri de mișcări și conflicte ale fluxurilor rutiere.
Mișcările ce pot fi efectuate în intersecții sunt cunoscute cu denumirile:
Mișcări de traversare sau curenți secanți – normali dacă unghiul de intersecție are valorile 75o – 120o sau oblici, dacă unghiul de intersecție are valorile 0o – 75o. Se recomandă evitarea, pe cât posibil, a intersecțiilor oblice. În cazul unghiurilor mai mari de 120o trebuie reproiectată intersecția.
Mișcări de convergență sau curenți de inserție la stânga sau/și la dreapta ;
Mișcări de divergență sau curenți divergenți de ocolire;
Mișcări de împletire, care reprezintă o combinație între fluxurile de trafic de convergență și divergență care se deplasează în aceeași direcție și pot fi simple și complexe.
Conflictele generate ca urmare a diferitelor manevre efectuate în intersecții pot conduce la o soluție unică a caracteristicilor operaționale. Înțelegerea adecvată a acestor caracteristici cu accent pe elementele de siguranță și capacitate, reprezintă elemente esențiale ale proiectării intersecțiilor.
Siguranța circulației în intersecții este influențată de volumele de trafic întrucât creșterea acestora se reflectă în creșterea numărului punctelor de conflict, dar și de tipul de control.
Tab. 2.5. Condiții și acțiuni de reducere a numărului accidentelor
Curenții de trafic se clasifică in mai multe tipuri, având în vedere relațiile dintre ei, și anume :
Numărul de conflicte posibile intr-o intersecție se calculează in funcție de numărul arterelor rutiere care se intersectează, și anume :
Intersecție cu 3 brațe – numărul punctelor de conflict = 3*2*1 = 6 ;
Intersecție cu 4 brațe – numărul punctelor de conflict = 4*3*2*1 = 24 ;
Intersecție cu 5 brațe – numărul punctelor de conflict = 5*4*3*2*1 = 120 ;
Fig. 2.6. – Puncte conflict intersectie cu 4 intrari.
2.5.3. Alegerea tipului de intersecție.
Se realizează în funcție de încadrarea în teritoriu, intersecțiile putând varia în funcție de scop, profil, grad de canalizare și măsuri de control al traficului. Cei mai importanți factori ce pot fi luați în considerare pentru alegerea unui anumit tip de intersecție sunt:
Costurile de construcție;
Tipul zonei;
Gradul de utilizare a terenului și terenul disponibil;
Clasa funcțională a drumurilor care se intersectează;
Vitezele de acces;
Ponderea traficului pe fiecare bandă de circulație;
Volumele de trafic ce urmează a fi deservite de amenajarea intersecției.
Alegerea tipului de intersecție trebuie facută in așa fel incât să furnizeze nivelul de serviciu cerut la cele mai mici costuri.
CAPITOLUL III – MOBILITATEA ȘI TRAFICUL URBAN. PARAMETRI DE PERFORMANȚĂ
3.1. Mobilitatea urbană.
Ansamblul de fenomene care determină evoluția numerică a populației este cunoscut sub denumirea de mișcare a populației. Ritmul de creștere este rezultatul a două tipuri de factori:
1) mișcarea naturală, care poate fi în exedent sau în deficit. Diferența dintre numărul nașterilor și cel al deceselor indică mișcarea (sau creșterea) naturală a populației.
2) mișcarea migratorie, care rezultă din insuficiența forței de muncă locale sau zonale, respectiv prin atragerea unei populații interesate să se stabilească în oraș. Migrația sau creșterea mecanică a populației poate determina oscilații mari ale numărului de locuitori ai unui oraș sau ai unei zone. Cea mai caracteristică mișcare de acest tip este cea din mediul rural către cel urban și dinspre orașele mici către orașele mari și foarte mari.
Mobilitatea populației se referă la o complexitate teritorială: migrația, navetismul sau deplasările populației, dar și mobilitatea pe plan socio-profesional.
Mobilitatea teritorială cuprinde totalitatea deplasărilor populației și a forței de muncă în teritoriu, de la o localitate la alta, cu sau fără schimbarea domiciliului stabil. Mobilitatea poate fi: definitivă, flotantă sau zilnică (navetism).
Mobilitatea definitivă se referă la migrarea unor persoane dintr-o localitate rurală într-una urbană sau dintr-o localitate urbană în altă localitate urbană sau rurală.
Mobilitatea flotantă este constituită, în principal, din deplasări ale populației pentru intervale de timp diferite ca durată, în vederea: efectuării de tratamente medicale, urmarea unei forme de învățământ, aprovizionarea sau desfacerea de produse agro-industriale, deplasărilor în interes de serviciu, turistice, vizitării rudelor etc.
Mobilitatea zilnică definește deplasarea cotidiană sau la intervale de timp mici (două până la șase zile) a forței de muncă între localitatea de domiciliu și locul de muncă. Acest tip de deplasare este urmărit cu atenție atât pentru implicațiile sale socio-profesionale, cât și pentru rezolvarea amenajărilor și dotărilor necesare.
Pentru evitarea unui consum exagerat de timp și pentru a asigura eficiența deplasării se urmărește asigurarea izocronelor (grafice în care sunt indicate limitele în care timpul de transport de la domiciliu la locul de muncă se înscrie în intervalul de valori 30 – 45 min). Câteva dintre condițiile realizării unei deplasări optime sunt :
modernizarea căilor de circulație;
asigurarea calității infrastructurii;
folosirea mijloacelor de transport de mare viteză, care să ofere și un înalt grad de confort;
corelarea rețelelor de transport intraurban cu cele interurbane.
Analiza acestor date și condiții conduce la rezultate care evidențiază posibilitatea apariției a două situații: – una favorabilă în ceea ce privește izocronele, confortul și securitatea deplasărilor, ceea ce conduce la acceptarea menținerii navetismului, întrucât se poate desfășura în condiții avantajoase; – o alta, nefavorabilă în ceea ce privește izocronele și calitatea transportului, studiul sugerând nevoia cazării activilor în localitatea de bază și impunând, în această conjunctură, construirea de locuințe și dotări specifice. Deplasările cu caracter săptămânal au fost luate mai puțin în calcul până acum, dar chestiunea lor a devenit din ce în ce mai generatoare de „presiuni” în ceea ce privește soluționarea, fapt determinat de creșterea bugetului de timp liber, în special la sfârșitul săptămânii. Caracteristica acestui tip de deplasare este supraaglomerarea – uneori până la apariția „gâtuirilor”- pe căile rutiere care leagă orașul de zonele de agrement. Rezolvarea problemei trebuie să se coreleze cu soluțiile propuse la nivel micro și macroteritorial.
Managementul traficului are ca scop principale de a potrivi rețeaua de transport la cererea de călătorie. O înțelegerea aprofundată a modelului de călătorie existent este necesară pentru identificarea și analizarea problemelor existente legate de trafic, datele detaliate privind modelul curent de călătorie și volumele de trafic sunt, de asemenea, necesare pentru dezvoltarea modelelor de prognoză / predicție a călătoriilor.
Predicția pentru cererea de călătorie din viitor este o sarcină esențială a procesului de planificare a transportului pe distanțe lungi pentru determinarea strategiilor de adaptare a nevoilor viitoare. Aceste strategii pot include politici de utilizare a terenurilor, programe de stabilire a prețurilor și extinderea a retelei de transport.
Există diferite niveluri de planificare, direcționate spre diferite tipuri de probleme. Terminologia pentru aceste niveluri de planificare și analiză variază în funcție de context. De exemplu, expresiile "micro", "meso" și "macro" sunt uneori folosite pentru a descrie nivelul de detalii sau dimensiunea unei zone utilizate pentru analiză. Abordarea și tehnicile de analiză și prognoză a călătoriilor ar varia în funcție de nivelul de analiză. Chiar și pentru un anumit nivel de analiză, tehnicile pot fi ajustate pentru a se potrivi cu constrângerile datelor și resurselor umane disponibile.
Orientarea spațială a călătoriilor are o influență importantă asupra cerințelor de aprovizionare și a costurilor.
Fig. 3.1. Schema deplasărilor efectuate pentru o locuintă situată in zona suburbană.
Câteva modele tipice de distribuție spațială a călătoriilor în zonele urbane sunt enumerate mai jos:
Deplasările de-a lungul bulevardelor, care de obicei leagă radial suburbiile de zona centrală de sevicii;
Modelul de călătorie difuzat cauzat de expansiunea urbană;
Suburbie în suburbie sau călătoria pe circumferință;
Deplasările în centrele de activități mari din zona centrală și suburbii;
În plus față de caracteristicile spațiale și temporale ale cererii de călătorie, alte câteva aspecte din cererea de călătorie trebuie să fie recunoscută. Călătorii, cum ar fi munca, cumpărăturile și recrearea socială, și caracteristicile călătorului, cum ar fi veniturile și proprietatea asupra autoturismelor, sunt factorii importanși care influențează elasticitatea cererii, reflectând sensibilitatea acesteia față de timpul și costul călătoriei. De exemplu, călătoriile de lucru pot avea o probabilitate mai mare de a utiliza transportul public față de călătoriile în alte scopuri.
Pentru un studiu metropolitan, este utilă clasificarea călătoriei în funcție de orientarea spațială, așa cum se arată în figura 3.2.
Fig. 3.2. Clasificarea călătoriilor in zona urbană.
Se aplică conceptul de segmentare a pieței, clasificarea călătoriei în funcție de scopul călătoriei, caracteristicile călătorilor. Acest concept este utilizat în domeniul marketingului pentru dezvoltarea diferitor tipuri de produse de consum destinate pentru a se potrivi diferitelor gusturi și preferințe.
Clasificarea călătoriilor în cele trei clase de intern, extern-intern (și invers) și prin călătorii de tranzit este utilă pentru studii la nivel metropolitan, precum și pentru studii de mică amploare.
Această schemă de clasificare este utilă pentru elaborarea procedurilor / modelelor de prognoză precum și pentru politicile și strategiile de adaptare a călătoriilor, deoarece strategiile pentru fiecare dintre aceste clase de călătorie sunt diferite. De exemplu, prin călătorii poate fi necesară o facilitate de șosea de centură.
Excursiile interne-externe ar putea fi interceptate înainte de a ajunge într-o zonă puternic aglomerată cum ar fi zona centrală de afaceri.
Originile și destinațiile (O-D) ale călătoriilor împreună cu alte caracteristici, cum ar fi scopul și modalitatea de deplasare pot fi determinate în moduri diferite:
Interviuri la domiciliu (pentru călătorii interne);
Interviuri pe strada la stațiile de tip cordon (pentru călătorii externe și interne);
Ancheta la bordul vehiculelor de tranzit;
Cererea de călătorie este măsurată și exprimată în moduri diferite pentru diferite tipuri de analize.
Exemple de unități de măsură diferite sunt:
Excursie (între două zone) ;
Sfârșitul călătoriei (într-o zonă dată) ;
Volumul traficului (pe un segment de drum) ;
Excursii personale și excursii cu vehicule ;
Vehiculul de pasageri și vehiculul de marfă ;
Persoanele care au călătorit și numărul de kilometri deplasați ;
Definiția fiecăreia dintre aceste unități ar trebui înțeleasă în mod clar și o unitate adecvată de măsurare ar trebui să fie utilizate pentru a se potrivi cu fiecare caz analizat. De exemplu, pentru un studiu de trafic e vizează o parcare, sfârșitul călătoriei este unitatea adecvată pentru exprimarea cererii de parcare.
Generarea călătoriilor are un rol foarte important în ingineria de trafic pentru că stabilește cadrul pentru următoarele etape din studiile de trafic, dar și unele dintre valorile de control, cum ar fi numărul total de călătorii generate în zona de studiu după scopul si destinația călătoriei. Unitățile utilizate frecvent pentru analiza generării călătoriilor include, de obicei, o gospodărie, o unitate de locuit și o unitate de afaceri.
Cu toate acestea, rezultatele unei analize de generare a călătoriei pentru o anumită zonă de studiu sunt bazate pe zone mai mari cunoscute ca zone de trafic.
O analiză aprofundată a tipurilor de călătorii, prezentate în figura 3.2, necesită o cantitate mare de date ce se vor concentra în primul rând pe modele de generare a călătoriilor.
Scopul modelelor de generare a călătoriilor este estimarea numărului total de călătorii pentru fiecare zonă de trafic, bazat pe criterii socio-economice și/sau date privind utilizarea terenurilor pentru respectivele zone.
Categorii de modele pentru călătoriile generate de gospodării.
Călătoriile generate de gospodării reprezintă peste 80% din toate călătoriile într-o zonă urbană. Călătoriile realizate de nerezidenți și de o serie de alte vehicule, inclusiv vehicule comerciale, cum ar fi taxiuri și camioanele, precum și vehiculele utilitare și din serviciu public cuprind restul din totalul călătoriilor. În scopul modelării, călătoriile generate de gospodării sunt clasificate ca acasă și non-acasă. Călătoriile la domiciliu au un scop, fie origine, fie destinație, situată în zona de origine a producătorului de excursii. Dacă ambele capete ale călătoriei sunt situate în zone unde producătorul de călătorii nu locuiește, este considerat o călătorie fără domiciliu.
3.2. Trafic urban.
Traficul rutier poate fi considerat ca totalitatea participanților la circulație care utilizează la un moment dat, sau într-o anumită perioadă de timp o rețea, în scopul efectuării unui transport.
Traficul rutier și în special cel urban se poate clasifica din mai multe puncte de vedere:
după valoarea intensității – trafic intens, mijlociu sau slab;
după greutatea vehiculelor – greu, mijlociu sau ușor;
din punct de vedere al compoziției – trafic omogen sau trafic eterogen;
după viteza de circulație – trafic rapid, cu viteze mari de deplasare sau trafic lent;
după poziția față de localități – trafic de tranzit, de penetrație, de origine, trafic local sau pendular.
Pentru estimarea transporturilor urbane sunt necesare următoarele 7 etape:
1. Studii privind populatia și studii economice care conduc la stabilirea felului și mărimii activitătiilor.
2. Folosirea terenurilor unde sunt sau vor fi localizate activitatiile
3. Generarea traficului (stabilirea numărului de călătorii generate de fiecare din activitatiile analizate în etapa 1 pe fiecare dintre zonele prezentate în etapa 2);
4. Distributia traficului (stabilirea locurilor către care se îndreaptă traficul generat) ;
5. Modul de efectuare a călătoriilor (traficul modal) se referă la mijloacele cu care se efectuează călătoriile ;
6. Fixarea (alocarea) traficului se refera la repartizarea traficului modal pe diverse artere de circulație;
7. Analiza tehnico-economică ce pune in evidenta cele mai corespunzătoare moduri si sisteme de transport.
Cele mai importante caracteristici ale traficului sunt intensitatea, viteza și densitatea.
Intensitatea traficului rutier, cunoscută și sub denumirile de volum, debit de circulație, reprezintă numărul de vehicule care trec printr-o secțiune a unui drum, în unitatea de timp, într-un sens sau în ambele sensuri.
Dacă notăm numărul de vehicule cu N, și cu T intervalul de timp la care se raportează numărul de unități de circulație, intensitatea traficului, exprimată în vehicule/oră într-o secțiune oarecare va avea următoarea expresie: I= N/T.
Viteza medie este o caracteristică a performanțelor traficului rutier intr-un punct dat sau pe un sector al unui drum. Viteza ca și debitul este o caracteristică fundamentală a fluxului de trafic. În tehnica traficului rutier întâlnim mai multe tipuri de viteze: viteza de proiectare, viteza medie temporală, viteza medie spațială, viteza de parcurs și viteza instantanee.
Viteza de proiectare este acea viteză maximă care trebuie asigurată autovehiculului la parcurgerea unui traseu în condiții de maximă siguranță și confort, în cele mai dificile sectoare ale sale, în ipoteza unei îmbrăcăminți în stare foarte bună și condiții meteorologice favorabile.
Viteza instantanee este exprimată în m/s sau km/h, reprezintă viteza efectivă cu care se deplasează un vehicul, la un moment dat, într-o anumită secțiune de cale rutieră.
Viteza medie temporală reprezintă viteza medie a unui flux de autovehicule ce trec printr-o secțiune anume a unei străzi și reprezintă media artimetică a tuturor vitezelor instantanee pe un interval de timp dat.
Viteza medie spațială reprezintă media vitezelor vehiculelor la un moment dat, pentru un sector de drum.
Viteza medie de parcurs, în cazul în care un vehicul parcurge un traseu, reprezintă raportul dintre spațiul total parcurs de acesta și timpul total consumat.
Densitatea reprezintă numărul de vehicule existente la un moment dat pe unitatea de lungime de drum. Pentru determinarea densității rezultă că sunt necesare măsurători în lungul unui drum, și nu doar intr-o secțiune. Densitatea traficului se utilizează la analiza incărcării cu unități de circulație a unei rețele de străzi urbane.
Dacă notăm cu N(t), numărul de vehicule care se găsesc la momentul t pe sectorul de lungime L a străzii, vom putea exprima densitatea traficului sub forma: D(t)= N(t) / L .
Densitatea este considerată caracteristică de bază a traficului în ceea ce privește supravegherea și dirijarea circulației în intersecții și pe aterele de mare intensitate.
3.2. Fluxuri de circulație.
Fluxul de vehicule reprezintă totalitatea vehiculelor care circulă în unitatea de timp printr-o secțiune de drum in aceeași direcție.
Capacitatea infrastructurilor de transport determină performanța întregului sistem. Prin urmare, cunoașterea variațiilor temporare, spațiale și modale ale acestor fluxuri este importantă. Măsurarea fluxurilor de trafic este importantă în planificarea, proiectarea și construirea infrastructurilor de transport.
În planificare, măsurarea fluxurilor este folosită la clasificarea drumurilor, identificarea curenților de trafic, stabilirea originilor și destinațiilor într-un sistem. În proiectarea sau reconversia unor infrastructuri se folosesc de asemenea măsurători ale fluxurilor. În analiza funcțională, aceste măsurători se utilizează la studiul accidentelor, implementarea unor măsuri de control al traficului sau la îmbunătățirea performanței sistemului. De asemenea, studiul fluxurilor este necesar la alocarea benzilor destinate transportului public, a benzilor reversibile sau a restricțiilor de circulație.
În fluxul de trafic, comportarea vehiculelor este influențată de existența celorlalte vehicule, de lațimea benzii de circulație și a acostamentelor, de informații furnizate de indicatoarele de circulație, de intersecții, starea îmbrăcăminții.
Sursele de influență ce condiționează scurgerea fluxurilor, pot fi grupate pe componenții traficului:
Conducătorul auto :
voința de a circula cu o anumită viteză;
grade diferite de abilitate și îndemânare, timpi de reacție diferiți si distanțe diferite menținute ăntre diversele vehicule din șir;
destinații diferite rezultând benzi corespunzătoare pentru deplasarea, înainte, la stânga și la dreapta, în special în zona intersecțiilor;
Drumul :
elementele geometrice ale drumului, numărul și lățimea benzilor de circulție, declicitățile, vizibilitatea, care influențează viteza de circulație și atenția conducătoruui auto;
efectul bordurior înalte, al podurilor și acostamentelor înguste, al plantațiilor și indicatorelor prea apropiate de partea carosabilă, care conduc la micșorarea vitezei;
gradul de imperfecțiune al planeității căii ca și unele elemente de climă, care conduc la o circulație cu caracter pulsatoriu atât în sens longitudinal cât și transversal;
modul de delimitare și de amenajare al benzzilor de direcționare, precum și numărul și modul de amplasare al indicatoarelor de circulație, care poate crea confuzii și imprecizie în decizii;
Vehiculul :
mărimea, vechimea și performanțele tehnice de demarare și frânare, care afectează modul de desfășurare a fluxului, intervalul între vehicule și timpul de demarare la intersecții;
numărul total de participanți în flux, care la trafic sporit încetinesc libertatea de manevră, iar la trafic scăzut permit numeroase manevre, fără pericol de accidente;
sensul unic, care asigură o scurgere fluentă, numărul de vehicule parcatea carosabilă ce impun restricții de viteză și de depășiri.
Fluxurile de circulație pot fi caracterizate, în funcție de caracteristicile infrastructurii rutiere și mediului de trafic, în două mari categorii:
fluxuri de circulație neîntrerupte;
fluxuri de circulație întrerupte;
În analiza traficului rutier este important să se definească cadrul necesar, care poate fi:
macroscopic;
microscopic;
Fluxul neîntrerupt are loc atunci când vehiculele ce traversează un sector de drum nu necesita opriri din orice cauză externă fluxului de trafic, cum ar fi dispozitivele de control al traficului. Fluxul neîntrerupt este reglementat de interacțiunile vehicul-vehicul pe o parte și de interacțiuni între vehicule și mediul de rulare și geometria pe cealaltă parte.
Fluxul neîntrerupt de trafic poate fi aplicat în cazul infrastructurilor de tip autostradă.
Capacitatea de circulație este definită ca fluxul orar maxim de persoane sau vehicule care pot să treacă printr-un punct sau secțiune uniformă de bandă sau drum de circulație dată, într-un interval de timp (obișnuit, 15 minute), în condiții caracteristice de drum, trafic și control.
Capacitatea de circulație poate fi prezentată prin două abordări. Prima abordare numită „nivel de serviciu” – „level of service” (LOS) implică stabilirea, din perspectiva utilizatorului drumului, a calității serviciului oferit de un drum pentru o anumită valoare a ratei fluxului rutier pe o bandă de circulație. Metodologia este folosită cu preponderență în Statele Unite ale Americii și în țările care au adoptat literatura de specialitate americană. Cea de-a doua metodologie folosita în Marea Britanie, pune pe prim plan capacitatea efectivă a drumurilor de diferite categorii pentru a permite operarea diferitelor tipuri de trafic. În cadrul acestui model se realizează o evaluare economică pentru a stabili caracteristicile infrastructurii rutiere în raport cu valorile fluxurilor rutiere și a determina valorile maxime volumelor de trafic care pot fi suportate de o anumită amenajare rutieră.
Atunci când nu există condiții ideale, capacitatea reală a fluxurilor neîntrerupte de trafic se calculează după următoarea formulă: c = cj * N * fw* fHV*fp, unde :
c- capacitatea de circulație, în vehicule/oră;
cj- capacitatea de circulație în condiții ideale, la o viteză de proiectare j;
N- numărul de benzi de circulație intr-un sens;
fw- factor ce ține seama de lățimea benzii de circulație;
fHV- factor ceține seama de prezența traficului greu;
fp- factor ceține seama de populația de conducători auto.
În mod normal nu există condiții ideale, de aceea, capacitatea caracteristică de circulație pentru o bandă pe durata unei ore se situează în mod obișnuit în jurul valorii de 1800 vehicule.
Fluxul întrerupt are loc atunci când circulația vehiculelor este întreruptă periodic de mijloace externe, în primul rând dispozitive de control al traficului, cum ar fi dirijarea circulației în intersecții.
Conceptele de bază pentru caracterizarea traficului fluxului întrerupt sunt:
dirijarea circulației în intersecții;
timpul pierdut;
rata de saturație a traficului;
șirurile de așteptare.
Fig. 3.3 Desfășurarea circulației în apropierea intersecțiilor.
Fig. 3.4 Saturația fluxului de circulație și timpul pierdut.
3.4. Parametri de performanță a traficului urban.
Parametri de performanță a traficului urban sunt:
Nivelul de Serviciu;
Capacitatea de circulație;
Viteza de deplasare;
Măsurarea caracteristicilor traficului;
Opririle repetate;
Regimuri de trafic;
Congestia traficului pe arterele rutiere;
Consumurile energetice asociate traficului rutier;
Siguranța traficului;
În continuare vom defini și prezenta principalii parametri de performanță, și anume:
Nivelul de Serviciu.
Calitatea serviciului necesită măsuri cantitative pentru a caracteriza condițiile operaționale din interiorul fluxului de trafic. Nivelul de serviciu descrie într-o manieră calitativă condițiile de operare a traficului, din punct de vedere al utilizatorilor drumului, în general exprimat în termeni ai vitezei timpului de deplasare, libertatea de manevră, întreruperi ale traficului, confort și comoditate.
În practică se utilizeaza 6 niveluri de serviciu, notate cu litere de la A la F. Criteriile nivelului de serviciu sunt exprimate în termeni de intârzieri la stop pe vehicul pe o perioada de analiză de 15 minute. Aceste date sunt prezentate in tabelul 3.1.
Tab. 3.1 Distributia valorilor de trafic pentru nivelurile de serviciu
Fig. 3.5 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.
Capacitatea de circulație.
Capacitatea de circulație reprezintă numărul maxim de vehicule care pot trece printr-o secțiune oarecare a unei benzi de circulație sau a unui drum, intr-un sens sau în ambele sensuri, în unitatea de timp, ținând seama de caracteristicile geometrice și de circulație proprii drumului analizat.
Capacitatea de circulație se exprimă ca debit orar și reprezintă debitul maxim pe care-l poate asigura o secțiune de drum.
Capacitatea de circulație de bază, limită sau ideală – este numărul de vehicule care pot circula pe o bandă sau pe un drum, intr-un sens sau în ambele, când traficul se desfășoară în următoarele condiții ideale:
Fluxul de circulație este neîntrerupt;
Traficul este alcătuit numai din turisme;
Lațimea benzilor de cirulație este de 3,50m;
Traseul drumului prezintă elemente geometrice corespunzătoare vitezei de 100km/h;
Suprafața de rulare este plană.
Capacitatea practică – se înțelege capacitatea de circulație stabilită în condiții reale de trafic și elemente geometrice, astfel încât drumul respectiv satisface debite de circulație mai mici decât capacitatea posibilă, la viteze mai mari decât cele corespunzătoare capacității posibile.
Congestia traficului pe arterele rutiere.
Folosirea intensivă a autoturismului personal în deplasările cotidiene a accentuat efectele externe negative și a condus la niveluri ale congestiei greu de suportat de cei implicați.
Fenomenul cel mai iritant al vieții locuitorilor din marile aglomerări urbane este congestia traficului.
Congestia apare atunci când intensitatea traficului atinge un prag situat în vecinătatea capacității (debitului maxim) al unei artere rutiere și când la creșteri în continuare mici ale intensității traficului se înregistrează scăderi relativ importante ale vitezei de deplasare a fluxului.
Această formă de congestie este a încetinirea serviciului. Se vor forma cozi ale călătorilor dacă cererea depășește capacitatea.
Toate sistemele de transport sunt limitate de o rată a serviciului de capacitate. Când sistemele încetinesc, apar întârzieri. În general, întârzierea este definită ca diferență între timpul efectiv de deplasare și timpul de călătorie în condiții acceptabile.
Sistemul pentru măsurarea congestiei traficului trebuie să îndeplinească următoarele cerințe :
măsurătorii să aibă sensuri clare, ușor de definit;
să permită evaluări la diferite neveluri ale rețelei rutiere și să ofere posibilitatea agregării evaluărilor;
să confere posibilitatea raportării la o funcționare ideală, la un standard de referință;
duratele de deplasare să fie reținute în evaluări ;
să poată pune în evidență condițiile de apariție a congestiei accentuate.
Fig. 3.6 Exemplu de congestie în trafic.
CAPITOLUL IV – MODELAREA ȘI SIMULAREA TRAFICULUI URBAN UTILIZÂND SOFTURILE SYNCHRO ȘI SIMTRAFFIC
4.1. Concepte de modelare a traficului urban.
Teoriile referitoare la fluxurile de trafic rutier incearcă să descrie în mod matematic interacțiunile care au loc intre vehicule sau între acestea si operatorii de infrastructură.
Studiile stiințifice din domeniul ingineriei de trafic dezvoltă modele legate de teoria modului in care se urmăresc două vehicule care rulează pe o șosea, comportamentul conducătorilor auto, teoria densității fluxurilor de vehicule, acceptării golurilor între vehicule, teorii de formare a cozilor de așteptare la semafoare, de schimbare a benzii de rulare.
Majoritatea acestor studii se concentreaza asupra explicării si explorării cât mai amanunțite a relațiilor care se formează intre elementele de interes din teoria traficului, prin stabilirea ecuațiilor matematice ale modelului. Multe eforturi sunt indreptate catre explorarea si exploatarea parametrilor adecvati, sau a coeficienților din aceste modele. De aceea, uneori exprimarea matematică a acestor modele este complicată.
Cunoașterea caracteristicilor fundamentale ale fluxului de trafic, viteză, volum și densitate, precum și tehnicile analitice conexe sunt cerințe esențiale în planificarea, proiectarea și funcționarea sistemelor de transport. Caracteristicile fundamentale ale fluxului de trafic au fost studiate la scara microscopice, mezoscopice și macroscopice. Modelele de fluxuri de trafic existente se bazează pe debit, traiectorie spațiu-timp, viteză, deplasare la distanță și densitate. Aceste modele conduc la dezvoltarea unei game largi de tehnici analitice, cum ar fi analiza cerere-oferta, capacitatea și nivelul de analiză a serviciilor, modelarea fluxului de trafic, analiza undelor de șoc, analiza de așteptare și modelarea simulării.
Modelele de simulare a traficului sunt clasificate după cum urmează:
Modele macroscopice descriu traficul la un nivel mare de agregare reprezentând fluxurile de vehicule, fără a lua în considerare elementele constitutive.
Modele microscopice descriu comportamentul entităților care alcătuiesc fluxul de trafic și interacțiunile în detaliu dintre acestea.
Modele mezoscopic reprezintă un nivel intermediar care descrie individual vehiculele, dar nu și interacțiunile dintre acestea.
Pentru reprezentarea sistemului într-un mod specific, pentru fiecare model în parte trebuie luate în considerare în primul rând oferta, care reprezintă rețeaua de trafic și performanța acesteia, laolaltă cu sistemele de control și informare și în al doilea rând, cererea de trafic, reprezentată de călătorii și comportamentul acestora. Cu alte cuvinte, călătorii doresc să ajungă dintr-un loc în altul, iar rețeaua de transport furnizează mijloacele pentru a strabate un anumit traseu. Aceste două componente interacționează astfel încât călătorii reacționează în mod diferit la constrângerile din sistem, adoptând diferite trasee și viteze.
4.1.1. Modelele macroscopice
Modelele macroscopice descriu traficul în ansamblul, simulând traficul din punct de vedere al fluxurile de vehicule, fără a lua în considerare elementele constitutive.
Modelele macroscopice de simulare au fost inițial dezvoltate pentru simularea traficului în rețele de transport distincte, autostrăzile, coridoarele de transport, rețelele stradale, și autostrăzi din mediul rural.
Modelele macroscopice utilizează urmatoarele variabilele:
Debitul q (x,t) (sau volumul) reprezintă numărul de vehicule care trec printr-o anumită locație x și o perioadă de timp t;
Viteza v (x,t) reprezintă viteza medie instantanee a vehiculelor pe o unitate de lungime;
Densitatea traficului k (x,t) reprezintă numărul de vehicule pe unitate de lungime.
Aceste variabile macroscopice sunt definite de ecuația:
q(x,t)=k(x,t) x v(x,t).
4.1.2. Modelele microscopice
Modelele microscopice descriu traficul la nivel de vehicule individuale și a interacțiunii între acestea și infrastructura rutieră. În mod normal, acest comportament este prins într-un set de reguli, care determină accelerarea și decelerarea vehiculelor, schimbarea benzilor de circulație, sau modul în care vehiculele aleg schimbarea rutei spre o destinație cunoscută. În timp ce în simulările macroscopice vitezele, fluxurile și densitățile sunt variabilele modelului, în modelele microscopice acestea reprezintă evaluări globale, rezultate din interacțiunile vehiculelor cu alte vehicule și cu infrastructura.
Dezavantaje abordării microscopice îl reprezintă nivelul de detaliere necesar la modelarea unei rețele de drumuri, precum și efortul necesar pentru a calibra cantitatea mare de parametri. Exemple de modele microscopice sunt conceptul de urmărire a vehiculelor, modelul General Motors, transmisia celulară.
Conceptul de urmărire a vehiculelor – reprezintă una din cele mai folosite teorii din zilele noastre. In cadrul acestui model matematic se urmarește modul in care un conducător de vehicul:
păstrează distanța față de vehiculul din față;
evită coliziunile.
Modul relativ simplu in care două vehicule, care circula pe o portiune liniară de drum, fară depașiri sau intersecții, poate fi modelat matematic dacă se ține cont în primul rând de următoarele elemente specifice:
1. PERCEPTIE;
2. DECIZIE;
3. CONTROL.
Fig. 4.1. Diagrama logică a modelului de urmărire a vehiculelor.
Diagrama de mai sus prezintă inlănțuirea logică a etapelor ce se pot cuantiza intr-o modelare matematică. Ecuațiile acestei modelări trebuie sa reproducă proprietațile dinamice ale vehiculului si caracteristicile drumului.
Modelele General Motors – în realitate, șoferii se conformează comportamentului vehiculul din față și conform acestei noțiuni, există o relație de răspuns la stimuli care descrie controlul sistemului șofer-vehicul. Cercetătorii de la General Motors (GM) au dezvoltate modele de mașină și au testat aceste modele folosind date din lumea reală. Importanța acestor modele fiind descoperirea podului matematic care leagă teoriile microscopice de cele macroscopice ale fluxului de trafic. Ecuația generală de stimul-răspuns exprimă conceptul că șoferul unui vehicul răspunde unui stimul dat în funcție de o relație :
Raspuns = Funcție (Sensibilitate, Stimuli), unde
Răspunsul= accelerația sau decelerarea vehiculului, care depinde de sensibilitatea automobilului și a conducătorului auto însuși ;
Sensibilitate= capacitatea șoferului de a percepe și de a reacționa la stimuli ;
Stimuli = viteza relativă a vehiculului din fața și din spate.
Funcția de stimulare poate fi compusă din mai mulți factori: viteza, viteza relativă, spațiul dintre vehicule, accelerațiile, performanța vehiculului. Se presupune, în general, că in modelul ”car following” șoferul încearcă să țină pasul cu vehiculul în față și să evite coliziunile. Răspunsul este reacția a șoferului la mișcarea vehiculului imediat în fața acestuia. Răspunsul șoferilor succesivi trebuie să reacționeze (adică să accelereze sau să decelereze) proporțional cu stimulul.
Fig. 4.2. Principul modelului General Motors.
Din notația din figura 4.1, presupunând că șoferul următorului vehicul va păstra distanța fața de vehiculul din fața, astfel încât în cazul în care conducătorul vehiculul din fața va opri de urgență el/ea va putea să frâneze fără să se ciocnească. Astfel, distanța dintre cele două vehicule la momentul t va fi:
d(t)= [xn(t) – xn+1(t)] = ΔT * xn+1(t + Δt) + bn+1 + L-bn
unde:
b – este distanța de oprire a vehiculelor;
Δt – timpul de reacție.
Modelele TRANSIMS – în aceste modele, ideea de bază este de a formula un model în spațiu și timp. Spațiul este ruta împărțită în puncte sau celule de rețea (de obicei Lungime de 7,5 m, care corespunde lungimii pe care o mașină o consumă într-un blocaj). O celulă este fie goală fie ocupată de exact un vehicul. În plus, pozițiile mașinilor sunt actualizate în mod sincron, în iterații succesive. În timpul mișcarii, fiecare mașină poate fi în repaus sau să sară la cea mai apropiată celulă vecină de-a lungul direcției de mișcare. Regula este pur și simplu că o mașină se mișcă numai dacă celula de destinație este goală. În esență, șoferii nu știu dacă mașina din față se va deplasa sau va fi blocată de o altă mașină.
Această dinamică poate fi rezumată prin următoarea relație:
si(t+1) = s(t)i-1(1-s(t)i) + s(t)is(t)i+1, unde t este pasul discret de timp.
Toate celulele sunt actualizate împreună. Mișcarea are loc prin săltarea de la o celulă la alta, folosind o etapă de timp de 1 secundă, care este de acord cu argumentele privind timpul de reacție.
Asta implică de exemplu, o viteză de înălțare de 5 celule pe treaptă de timp corespunde la 135 km / oră. În consecință, regulile de urmărire a mașinii din CA sunt:
1. Dacă nu există o mașină înainte: accelerația liniară are loc până la viteza maximă.
2. Dacă o mașină este în față: viteza este ajustată astfel încât să fie proporțională cu distanța dintre masinile.
3. Uneori, vehiculele sunt aleatoriu mai lent decât ceea ce ar rezulta din 1 și 2.
4.1.3. Modelele mezoscopice
Modelele mezoscopice se încadrează între modelarea macroscopică și microscopică. Unitatea de modelare a fluxurilor de trafic este reprezentată de vehiculul individual, fiindu-i atribuite caracteristici microscopice. Mișcarea vehiculelor însă este conform modelării macroscopice și este guvernată de viteza medie de călătorie. Datele de ieșire pentru modelelor mezoscopice sunt la un nivel agregat intermediar și nu iau în considerare relațiile dinamice de viteză/volum reflectate în lungimi de coadă de așteptare și de distribuție a aglomerației.
Modelul mezoscopic poate fi folosit pentru a sprijini analiza managementului strategiilor de informare și comunicare a călătorilor, pentru a induce transferul între moduri diferite de transport și de la o rețea la alta.
În concluzie, modelele mezoscopice oferă o rezoluție inferioară față de microsimulare, dar sunt superioare modelelor macroscopice.
4.1.4. Modele de simulare a traficului.
Expresiile matematice fac ca teoriile asociate traficului rutier să fie mai greu de înțeles, implicit generând dificultăți în ințelegerea și utilizarea modelelor. Este necesar să se dispună de instrumente eficiente de evaluare și înțelegere a acestor teorii, simulările pe calculator fiind în acest sens de un real folos.
Simularea pe calculator a traficului rutier a devenit un instrument larg răspândit în domeniul ingineriei în transporturi pentru o varietate mare de aplicații, pornind de la cercetarea stiințifică, educație și demonstrare. Modelele de simulare a traficului rutier pot îmbrăca diferite forme, fiecare dintre acestea satisfăcând un anumit domeniu de aplicații. Aria de aplicabilitate a acestor modele se extinde in următoarele direcții:
controlul traficului rutier;
planificarea transporturilor;
proiectare;
cercetare.
Aproape în totalitate, modelele de simulare descriu sisteme dinamice, având ca variabila independența întotdeauna timpul.
Modelele de simulare se pot clasifica si în funcție de nivelul de detaliu cu care ele reprezintă sistemele pe care le modelează:
1. Modele microscopice (de inalta rezolutie);
2. Modele mezoscopice (rezolutie medie);
3. Modele macroscopice (rezolutie mica).
Fig. 4.3. Scara și nivelul de detalii al modelelor de simulare.
4.2. Capacitatea și nivelul de serviciu.
Capacitatea și nivelul de serviciu (LOS) sunt strâns legate, și în timp ce capacitatea este o măsură a cererii pe care o stradă o poate deservi, nivelul de serviciu este o măsură calitativă a condițiilor de funcționare a străzii în cadrul unei cereri date în cadrul acesteia un flux de trafic și percepția acestora de către autovehicule și/sau pasageri. Astfel, LOS intenționează să relaționeze calitatea serviciului de trafic cu volumele (sau debitele) de trafic date. Parametrii selectate pentru a defini LOS pentru fiecare tip de instalație sunt numite măsuri de eficacitate. Acești parametri se pot baza pe diferite criterii, cum ar fi timpul de călătorie, vitezele, întârzierea totală, probabilitatea de întârziere, confort și siguranță.
Metodologia ICU este instrumentul perfect pentru proiectarea străzilor, studii de impact asupra traficului și managementul traficului. Metoda nu prezice întârzierea, dar poate fi folosit pentru a prezice cât de des o intersecție se va congestiona. ICU este un plan de sincronizare independent, dar are reguli pentru a asigura acel timp minim constrângerile ce trebuie luate în considerare. ICU poate fi de asemenea utilizat pe intersecții nesemnalizate pentru a determina capacitatea de utilizare în cazul semnalizării intersecției. Rezultatul primar de la ICU este similar cu raportul dintre volumul și rata capacitații unei intersecții
ICU este proiectat pentru a fi compatibil cu HCM 2000 (Highway Capacity Manual) și poate fi utilizat coroborat cu HCM și alte metode. Valorile de debit saturate implicite și ajustările volumului sunt aceleași cu cele recomandate de HCM.
Nivelul de serviciu al ICU (LOS) oferă o perspectivă asupra funcționării unei intersecții și ce capacitate suplimentară este disponibilă pentru a face față fluctuațiilor și incidentelor de trafic.
ICU nu este o valoare care poate fi măsurată cu un cronometru, dar este un bun instrument de citire a condițiilor de utilizare a intersecțiilor.
ICU reprezintă suma timpului necesar pentru a servi toate mișcările până la saturație, date de durata ciclului de referință împărțită la lungimea ciclului de referință.
ICU = (max (tMin, v/si) * CL + tLi) / CL = Capacitatea de utilizare a intersecției ;
CL = Lungimea ciclului de referință
tLi = Timp pierdut pentru mișcarea critică i
v/si = debitul de volum până la saturație, mișcarea critică i
tMin = timpul minim verde, mișcarea critică i
Nivelul de serviciu (LOS) dat de ICU nu trebuie confundat cu nivelurile de serviciu bazate pe întârziere, cum ar fi în cazul metodei HCM. Ambele furnizează informații despre performanța unei intersecții; dar măsoară o altă funcție obiectivă. Rapoartele LOS pentru ICU raportează cu privire la suma capacității de rezervă sau deficitul de capacitate. Rapoartele bazate pe întârziere LOS dat de HCM raportează întârzierea medie experimentat de către autovehicule.
Criteriile nivelului de serviciu sunt exprimate în termeni de intârzieri la stop pe vehicul pe o perioada de analiză de 15 minute. Aceste date sunt prezentate in tabelul urmator :
Tab. 3.1. Distributia valorilor de trafic pentru nivelurile de serviciu
Calculul principal pentru ICU 2003 este de a calcula un timp de referință ajustat pentru fiecare mișcare. Timpul de referință reprezintă perioada de timp necesară pentru fiecare mișcare la capacitate de 100%.
tRef = vC / s * CL = timpul de referință ;
vC = volumul ajustat combinat pentru grupul de benzi ;
s = debitul de saturație pentru grupul de benzi ;
CL = lungimea ciclului de referință ;
Timpul de referință trebuie să fie mai mare decât timpul minim de verde și este adăugat la Timpul pierdut pentru a da timpul de referință ajustat.
Lungimea ciclului de referință este o valoare de intrare fixă; valoarea prestabilită este de 120 de secunde.
tAdj = max (tRef, tMin) + tL = timpul de referință ajustat ;
tMin = timpul minim verde ;
tL = timpul pierdut ;
Există și alte ajustări care trebuie luate în considerare pentru timpul pietonilor și interferența pietonilor.
Metoda ICU este o metodă precisă și ușor de utilizat pentru determinarea nivelului de serviciu a unei intersecții.
4.3. Synchro plus SimTraffic– descriere generală.
Synchro plus SimTraffic este cel mai folosit program din industria timpilor de semnalizare și simulare, oferind o soluție completă pentru optimizarea și modelarea rețelelor de trafic urban. Synchro este un model macroscopic de analiză a capacității și de optimizare, care permite utilizatorului de a introduce datele într-un singur fișier. Cu toate intersecțiile într-un singur fișier, poate fi generată o analiză analitică directă a capacității ce permite utilizatorului de a avea o măsură a întârzierilor, cozilor pe baza ecuațiilor.
Principalele caracteristici ale softului sunt:
se bazează pe modelarea unei rețele de drumuri;
reprezentarea grafică a intersecțiilor;
stabilirea fluxurilor de vehicule;
stabilirea timpilor de semaforizare;
calculul întârzierilor;
calculul nivelului de serviciu(LOS);
calculul fazelor de semaforizare;
calculul timpilor de semaforizare;
permite estimări de mediu – emisii CO2, consum de combustibil, nivel de
zgomot;
Synchro plus Sim Traffic folosește metodologia Capacității de utilizare a Intersecției (ICU = Intersection Capacity Utilization) pentru analiza capacității intersecțiilor. Această metodologie raportează volumul curent la rata capacitații intersecției, fiind astfel mult mai precisă și masurând capacitatea „adevărată” a unei intersecții.
De asemenea Synchro are implementate și metodele HCM 2000 (Highway Capacity Manual) in ceea ce privește strazile urbane, intersecțiile semnalizate și intersecțiile nesemnalizate.
4.4. Beneficiile utilizării programului Synchro.
Beneficiile sunt următoarele:
ușurința de utilizare;
creșterea managementului și productivității utilizatorului;
creșterea profitului;
îmbunătățirea calității aerului și consumului de combustibil;
congestii reduse și economisirea timpului;
reducerea accidentelor și a comportamentului de conducere agresiv;
acceptarea industrială atât pe plan domestic cât și internațional.
SYNCHRO oferă utilizatorului două variante de calcul al parametrilor de trafic:
−formularea HCM ;
−funcția de repartiție.
SYNCHRO integrează zona de studiu în cadrul unei curbe de intrare-ieșire pentru a calcula uniform întârzierea folosind o rezoluție de timp de 0,1 secunde. Opțiunea funcției de repartiție a întârzierii de la SYNCHRO permite utilizatorului o variantă de estimare a traficului prin intersecție. Metoda funcției de repartiție permite activarea condițiilor și coordonarea în vederea modelării întârzierii în trafic.
SYNCHRO este util pentru optimizarea timpului pentru rețele și intersecții individuale bazate pe minimizarea întârzierilor și opririlor. Are capabilitatea să optimizeze blocajele, perioadele ciclice, secvențele de fază și offseturile din trafic.
SYNCHRO folosește un „index de performanță” pentru optimizarea funcționării obiectivelor. Cu SYNCHRO se poate determina perioada ciclică a semnalelor, perioadele de fază și coordonarea offseturilor pentru aceste perioade.
SYNCHRO poate, executa separarea optimizărilor pentru diferite subgrupuri ale intersecției din cadrul rețelei globale:
SYNCHRO are un timp propriu de verde calculat pentru condiții optime.
estimează timpii de verde pentru fiecare din cele 5 valori diferite ale funcției de repartiție a încercărilor cu privire la distribuția poisson.
prevede faza de gol și probabilitățile de salt pentru fiecare din cele 5 volume de scenarii și ajustează media timpilor de verde.
întârzierea este calculată pentru fiecare scenariu în parte, iar media celor 5 volume de scenarii determină semnalul global de întârziere în condiții optime.
Caracteristicile cheie ale software-ului sunt capacitățile de analizare, coordonarea semnalului, controlul activ și diagramele timp-spațiu. Softwareul raportează perfomanțele sistemului folosind întârzierea totală, determinarea și eliminarea întârzierii, opriri totale, opriri / vehicule, distanța și timpul călătoriei, nivelul funcției (LOS), lungimea maximă a cozii, consumul combustibilului și emisii (MOE). SYNCHRO poate fi folosit la producerea fișierelor de intrare penru SIMTRAFFIC, CORSIM, HCS 3, TRANSYT-7F.
SIMTRAFFIC este folosit la simularea microscopică și animația intersecțiilor semnalizate și sistemele cu drum liber. Caracteristici:
abilitatea de a modela rețelele de semnalizare și intersecțiile nesemnalizate;
operația de verificare și semnal de trafic;
analizarea îndeaproape a spațiului din intersecții cu blocaje și probleme de schimbare a sensului de circulație;
simularea afectărilor semnalelor lângă intersecțiile nesemnalizate și drumuri de călătorie;
analizarea operării intersecțiilor prin supraîncărcarea unei rute.
Congestiile din traficul urban reprezintă o problemă importantă în majoritatea metropolelor lumii iar sistemele de transport inteligent sunt create pentru a oferi control în timp real și ghidare de rută pentru participanții la trafic pentru a optimiza performanțele rețelei de trafic. Politicile de control actualizat și strategiile de control adaptiv sunt din ce în ce mai folosite datorită potențialului acestora de a reduce întârzierile în intersecții. Optimizarea traficului în intersecții se poate face prin îmbunătățirea semaforizării după cum urmează:
Îmbunătățirea semafoarelor prin introducerea de echipamente noi, permițându-se dezvoltarea unor strategii mai complexe pentru fluxul de trafic;
Sincronizarea semafoarelor pentru a răspunde fluxului de trafic existent, reducându-se întârzierile inutile;
Coordonarea și interconectarea semafoarelor pentru o mai bună colaborare între semafoarele cu timp fix și cele actualizate, în mod activ administrând planurile de timp și controla automatele pentru a reduce numărul și frecvența opririlor care apar în intersecții;
Îndepărtarea semafoarelor din intersecțiile care nu au nevoie de control pentru a reduce întârzierile și opririle nedorite;
Schimbarea controlului semaforizării cu timpi predeterminat la un control actualizat;
Modificarea intervalului de Schimb Galben și/sau a intervalului de Eliberare pe Roșu;
Modificarea lungimii ciclului de semaforizare;
Folosirea instrumentelor software pentru optimizarea semaforizarii (Synchro, Contram, Transyt, etc).
CAPITOLUL V – STUDIU DE CAZ – MĂSURI PENTRU OPTIMIZAREA TRAFICULUI ÎN ZONA CENTRALĂ A MUNICIPIULUI SLATINA.
În prezentul capitol urmărim, implementarea în mod practic, a unor măsuri ce au ca obiectiv optimizarea circulației în zona centrală a municipiului Slatina, județul Olt.
Creșterea gradului de motorizare din ultimii ani a condus la inrăutățirea condițiilor de circulație, aceasta tendință este una constantă și poate fi generalizată la nivelul cvasi-majorității orașelor dezvoltate de pe teritoriul Romaniei.
Din punct de vedere al circulației și sistematizării rutiere, rezultatele studiului de circulație vor fi evidențiate atât în ceea ce privește etapa de analiză, cât și pentru etapa de prognoză și propuneri. În acest scop se va crea un model de trafic care va avea la bază o împărțire a teritoriului analizat în zone de trafic.
Metodologia permite evaluarea performanțelor prin realizarea următoarelor activități:
Descrierea zonei analizate;
Culegerea datelor de trafic;
Prognoza traficului;
Modelarea traficului pentru situația existentă;
Analiza critică a situației existente;
Măsuri de optimizare propuse;
Analiza performanțelor măsurilor de optimizare propuse.
5.1. Descrierea zonei studiate.
Slatina este reședința județului Olt, România. Aflat in sudul României si in partea centrala a județului Olt, Slatina are peste 75 de mii de locuitori. Orasul Slatina a evoluat pe doua terase, una in lunca Oltului, pe care s-a dezvoltat zona rezidentiala si a doua situata spre est, pe care s-a dezvoltat zona industriala.
Reteaua de strazi s-a dezvoltat in timp, adaptându-se conditiilor naturale si prezinta doua tipuri de configuratii:
in zona veche a orasului reteaua de strazi s-a dezvoltat in lungul vailor si paralel cu râul Olt, având trasee sinuoase si elemente geometrice minime; nu poate fi incadrata intr-un tip de configuratie clasica; in unele zone (nord si sud) reteaua de strazi s-a dezvoltat tot haotic pe alocuri strazile neavând continuitate;
in urma actiunii de “sistematizare a localitatii” au fost croite noi trasee de strazi, corectate altele sau reprofilate ca urmare a demolarilor.
Reteaua rutiera majora se compune din:
Reteaua stradala interna a municipiului Slatina;
Drumurile judetene care fac legatura cu localitatile invecinate care reprezinta zona de influenta;
Drumul national D65 care face legatura intre Pitesti si Craiova, traversând municipiul Slatina pe directia est-vest;
Drumul judetean DJ546 care face legatura intre Tr. Magurele-Draganesti-Slatina-Dragasani, traversând municipiul Slatina pe directia sud-est/nord-vest.
Zona studiată este formată din următoarele străzi:
Bulevardul Nicolae Titulescu, stradă de categoria a III-a conform STAS 10144/3-91, este o stradă cu două sensuri de circulatie si are o lătime a părții carosabile de 14,00 m( 4 benzi x 3.50 m latime);
Strada Nicolae Bălcescu, stradă de categoria a III-a conform STAS 10144/3-91, este o stradă cu două sensuri de circulatie si are o lătime a părții carosabile de 14,00 m( 4 benzi x 3.50 m latime);
Strada Ionașcu, stradă de categoria a IV-a conform STAS 10144/3-91, este o stradă cu două sensuri de circulatie si are o lătime a părții carosabile de 7,00 m( 2 benzi x 3.50 m latime);
Strada Vintilă Vodă, stradă de categoria a IV-a conform STAS 10144/3-91, este o stradă cu două sensuri de circulatie si are o lătime a părții carosabile de 7,00 m( 2 benzi x 3.50 m latime);
Strada Vederii, stradă de categoria a IV-a conform STAS 10144/3-91, este o stradă cu două sensuri de circulatie si are o lătime a părții carosabile de 7,00 m( 2 benzi x 3.50 m latime);
Strada G. Poboran, stradă de categoria a IV-a conform STAS 10144/3-91, este o stradă cu două sensuri de circulatie si are o lătime a părții carosabile de 7,00 m( 2 benzi x 3.50 m latime);
Strada Abatorului, stradă de categoria a IV-a conform STAS 10144/3-91, este o stradă cu două sensuri de circulatie si are o lătime a părții carosabile de 7,00 m( 2 benzi x 3.50 m latime);
Pentru străzile studiate, ce delimitează zona centrală a orașului, au fost analizate următoarele intesecții: Bulevardul Nicolae Titulescu – Str. Vederii, Bulevardul Nicolae Titulescu – Str. Ionașcu – Strada Nicolae Bălcescu, Str. Vintilă Vodă – Str. Vederii, Str. Vintilă Vodă – Str. G. Poboran, Str. G. Poboran – Str. Ionașcu – Str. Abatorului. Aceste intersecții au fost analizate din punct de vedere al desfășurării traficului rutier prin realizarea de contorizări direcționale timp de 6 ore pe zi, 4 zile din săptămână.
5.2. Culegerea datelor de trafic.
Utilitatea recensământului de trafic :
Oferă datele de intrare pentru determinarea capacității intersecțiilor/arterelor traversate și servesc drept referință pentru toate scenariile dezvoltate ulterior;
Aceste date sunt și vor fi utilizate pentru evaluarea succesului viitoarelor programe de semaforizare sau sisteme implementate;
Datele sunt utilizate de către specialiști pentru realizarea altor proiecte de management al traficului, drumuri sau urbanism.
Măsurătorile de trafic direcționale în intersecții pe direcții de mers și categorii de vehicule, astfel:
Biciclete, motociclete fară ataș;
Autoturisme, microbuze, autocamionete și autospeciale, motociclete cu ataș;
Autocamioane și derivate cu 2 osii;
Autocamioane și derivate cu 3 sau 4 osii;
Autovehicule articulate;
Autobuze;
Tractoare și vehicule speciale;
Remorci la tractoare și autocamioane;
Vehicule cu tracțiune animală;
Culegerea datelor de trafic a fost realizată prin recensăminte de circulație. Recensămintele de circulație rutieră oferă informații exacte asupra volumului și structurii traficului rutier în intersecție pentru calibrarea și validarea modelului realizat.
Sondajul traficului rutier se realizează prin metode neintruzive fără oprirea circulației și permite clasificarea autovehiculelor înregistrate pentru fiecare sector de drum și sens de circulație.
Echivalarea traficului de vehicule fizice in vehicule etalon de tip ,,autoturism’’
Coeficienții de echivalare a vehiculelor fizice în vehicule etalon de tip ,,autoturism’’ se adoptă conform Normativului pentru determinarea capacității de circulație a drumurilor publice ,,indicativ PD 189-2000’’.
Coeficienții de echivalare sunt prezentati in tabelul urmator :
Tab. 5.1. Coeficienți de echivalare vhicule etalon
5.3. Prognoza valorilor traficului rutier.
Pentru determinarea evoluției în perspectivă a traficului s-au folosit coeficienții și ratele medii anuale de evolutie a traficului stabiliți pentru perioada 2010 – 2025 în ipoteza de evoluție medii (probabila) pentru ansamblul de drumuri publice de către CNADNR – CESTRIN și prin analogie coeficienții de creștere aferenți anului în care a fost facută recenzarea, anul 2015. Acești coeficienți vor fi determinați pentru a identifica înapoi traficul de bază din 2015 și implicit la ce volume de trafic se estimează a se ajunge in anul 2018 și anul de perspectivă 2028.
Tab. 5.2. Coeficientii de Evolutie a Traficului pentru Perioada 2010-2035
Tab. 5.3. Coeficientii de Evolutie a Traficului pentru Anul 2019
5.4. Descrierea scenariilor analizate.
Pentru determinarea ce trebuiesc implementate si au ca scopt optimizarea traficului s-a realizat evaluarea parametrilor de funcționare pentru zona de studiu. O analiză detaliată este prezentată în continuare pentru următoarele scenarii:
SCENARIUL DE BAZA – RETEA STRADALA EXISTENTA – TRAFIC SPECIFIC ANULUI DE BAZA 2018
SCENARIU DE BAZA – RETEA STRADALA EXISTENTA – TRAFIC SPECIFIC ANULUI DE BAZA 2028
5.5. Analiza critică a situației existente.
Rețeaua stradală este transpusă în modelul de trafic prin graful rețea asociat acestei rețele. Pentru reprezentarea precisă a străzilor s-au introdus în modelul de trafic caracteristicile acestora (nume, parametrii geometrici, număr de benzi, viteza proiectată, etc):
Modelul de trafic se realizează prin analiza fluxurilor de trafic asociate grafului rețelei stradale existente. S-a realizat echivalarea autovehiculelor fizice in vehicule etalon (turism) pentru ora de vârf de dimineata. Aceste valori maxime inregistrate se repartizeaza pe fiecare bandă și relație, conform reglementării circulației.
S-au simulat intervale identice cu durata de o ora, precedate de fiecare data de o perioadă tranzitorie de o oră. Pentru fiecare model s-a efectuat o simulare cu datele de trafic actuale si prognozate. Simularea desfășurării traficului pentru scenariile analizate a fost realizată utilizând pachetul de programe produs de catre firma Trafficware Synchro Studio.
Rezultatele procesului de simulare sunt:
Momentul de intrare al vehiculului in sistem (secunde);
Momentul de iesire al vehiculului din sistem (secunde);
Distanta totala parcursa de vehiculul in sistem (metri);
Intarzierea totala acumulata pe tronsoanele parcurse de vehiculul (secunde);
Durata totala acumulata a opririlor in sistem de vehiculul (secunde);
Totalul numarului de opriri in sistem ale vehiculului (numar intreg);
Totalul combustibilului consumat in sistem de vehiculul (litri);
Totalul emisiilor de substanta poluanta j datorate vehiculului in sistem (kg).
Pe baza datelor introduse a fost analizată calitatea deplasării în intersecții.
Calitatea desfășurării traficului a fost definită prin mai mulți parametri:
nivelul de serviciu al intersecției (L.O.S);
indicele de utilizare a capacității (I.C.U.);
întârzierile medii calculate pe fiecare acces în intersecție (Delays);
lungimea șirurilor de așteptare pe accese (Queues).
Fig. 5.1. – LOS – Situația existentă
Fig. 5.2. – ICU – Situația existentă
Fig. 5.3. – Timpi de așteptare în intersecții – Situația existentă
În urma simulării traficului pentru situația existentă cu ajutorul programelor Synchro 6 si Sim Traffic, așa cum se poate identifica si din imaginile de mai sus, putem concluziona următoarele:
Intersecțiile aveau un nivel de serviciu după cum puteți vedea în imaginea
de mai sus.
A – Intersecție cu trafic descongestionat
F – Intersecție foarte aglomerată
U – Intersecție nesemaforizată.
Punctual au fost identificate locații unde întârzierile vehiculelor ce doreau străbaterea unei intersecții erau foarte mari, uneori acestea depășeau 60 secunde. Intersecțiile unde au fost identificate aceste probleme sunt: B-dul Nicolae Titulescu – Strada Vederii – Strada Prelungirea Pitesti;, Str. Vintilă Vodă – Str. Vederii, Str. Vintilă Vodă – Str. G. Poboran, Str. G. Poboran – Str. Ionașcu – Str. Abatorului.
Necorelarea intersectiilor semaforizate, treceri de pietoni nesemaforizate peste axe principale de tranzitare, starea carosabilului etc.
5.6. Măsuri de optimizare propuse.
Pentru reducerea influențelor negative rezultate din creșterea traficului auto asupra consumului de combustibil, a emisiilor de noxe, a capacitații de circulație în intersecții sau pe artere pentru zona studiată, se propun următoarele măsuri:
Amenajarea de noi sensuri giratorii, după cum Semaforizarea unor intersecții cu volume de trafic ridicat si cu flux pietonal care influențeaza negativ modul de desfașurare al circulației auto:
Semaforizarea intersecției Str. Vintilă Vodă – Str. Vederii;
Semaforizarea intersecției Str. Vintilă Vodă – Str. G. Poboran;
urmează:
Intersecția dintre B-dul Nicolae Titulescu – Strada Vederii – Strada Prelungirea Pitesti;
Intersecția Str. G. Poboran – Str. Ionașcu – Str. Abatorului.
Pentru adoptarea acestei variante optimizate, a intersecțiilor sus menționate, s-a avut in vedere păstrarea intersecției în limitele spațiului public pentru a nu se ajunge la exproprieri sau extinderi ce sunt greu de realizat și implică costuri suplimentare.
Fig. 5.4. – LOS – Situația propusă
Fig. 5.5. – ICU – Situația propusă
Fig. 5.6. – Timpi de așteptare în intersecții – Situația propusă
5.7. Analiza performanțelor măsurilor de optimizare propuse.
În urma simulării cu ajutorul programelor Synchro și Sim Traffic, s-a ajuns la următoarele concluzii:
Comparativ cu situația existentă, propunerea amenajării de noi sensuri giratorii și semaforizarea unor intersecții cu volume de trafic ridicat, are un efect pozitiv asupra circulației din sectorul studiat prin următoarele aspecte:
Se observă ca lungimea cozilor de așteptare și a întârzierilor s-a diminuat semnificativ, crescând capacitatea intersecției;
Nivelul de serviciu (LOS) a scăzut de la valori mari, la valori de trafic acceptabile, asigurându-se fluența și sporindu-se siguranța în intersecțiile respective;
Procentul de ocupare al intersecțiilor a scăzut de asemenea;
În urma rezultatelor identificate, realizarea sensurilor giratorii comparativ cu situația actuala în care intersecțiile sunt nefamorizate si circulația este reglementată prin semnalizare verticală și orizontală (indicatoare și marcaje), aduce îmbunătățiri semnificative asupra modului de functionare al intersecțiilor.
De asemenea sensurile giratorii permit traversarea în siguranță de catre vehicule a intersectiilor;
Ca urmare a semaforizării intersecțiilor dintre Str. Vintilă Vodă – Str. Vederii și Str. Vintilă Vodă – Str. G. Poboran se observă de asemenea o imbunătățire a nivelului de serviciu, ce a scăzut la valori acceptabile (A, B), și nu în ultimul rând timpul de așteptare s-a diminuat considerabil.
CAPITOLUL V – BIBLIOGRAFIE.
[1]. V. ANTON:“note de curs – Planificarea transporturilor și Inginerie de trafic”,
master Ingineria Infrastructurii Transporturilor, UTCB, 2013.
[2]. V. ANTON: “note de curs – Siguranță Rutieră, master Ingineria Infrastructurii
Transporturilor, UTCB, 2012.
[3]. D. HUSCH, J. ALBECK:“Intersection Capacity Utilization”, Trafficware, 2003.
[4]. S. DOROBANȚU : ”Inginerie de trafic – Partea I”, Institutul de Construcții București, 1976.
[5]. S. DOROBANȚU, I. RĂCĂNEL: ”Inginerie de trafic–Partea a II-a”, Institutul de Construcții București, 1978.
[6]. MCGRAW – HILL: ”Handbook of Transportation Engineering”, Myer Kutz Editor.
[7]. Highway Capacity Manual, Trasportation Research Board, National Research Council, 2000.
[8]. D. POPOVICI V. BOBOC: ”Căi de comunicații urbane, vol. 1: Proiectarea și construcția străzilor”, Editura ”Gh. Asachi” Iași 1999.
[9]. B.COSOSCHI: “Drumuri Trasee”, Editura Societății academice „Matei-Teiu Botez”Iași.
[10]. D.FLOREA: ”Fundamente de Teoria Fluxurilor Rutier ”, Reprografia Universității ”Transilvania” din Brașov 2009.
[11]. Ordinul numărul 49 emis de Ministerului Transporturilor în 27 ianuarie 1998 și publicat în numărul 138 din Monitorul Oficial în data de 6 aprilie 1998.
[12]. STAS 10144/1-90 ”Străzi. Profiluri Transversale. Prescripții de proiectare.”
[13]. STAS 10144/5-90 ”Calculul capacității de circulație a străzilor.”
[14]. I. A. TRĂISTARIU: “Proiect de disertație.”
[15]. C. TOȘA: “Teză de doctorat: Studii privind modelarea macrospocică a traficului rutier și evaluarea impactului asupra mediului înconjurător.”
[16]. E. O. TĂRÎȚĂ CÂMPEANU: “Teză de doctorat: Concepția tramei stradale pe criterii de performanță a traficului urban.”
[17]. V. DRAGU, Ș. BURCIU, E. A. ROMAN: “Dezvoltarea Transportului Public Urban de Mare Capacitate – Soluție pentru un Oraș Inteligent, Universitatea ”Politehnică” din București.
[18]. Plan de Mobilitate Urbană Durabilă pentru Municipiul Slatina.
[19]. SYNCRO STUDIO USER’S GUIDE.
[20]. www.ziare.com.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: GHID PENTRU ELABORAREA LUCRĂRII DE DISERTAŢIE [306429] (ID: 306429)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.