Κυκλοφοριακός Φόρτος: ΣΩΑ και Μεταβλητότητα

Σχεδιασμός των Μεταφορών (CIV_329) - Διάλεξη 2: Χαρακτηριστικά Μεγέθη της Κυκλοφορίας

• Η διάλεξη καλύπτει τα χαρακτηριστικά μεγέθη της κυκλοφορίας για το μάθημα Σχεδιασμός των Μεταφορών (CIV_329).
• Διδάσκων: Δρ. Παρασκευάς Νικολάου, [email protected]

Περιεχόμενα Διάλεξης

• Εισαγωγή στα χαρακτηριστικά της κυκλοφορίας.
• Ανάλυση των κυκλοφοριακών φόρτων.
• Σύνθεση της κυκλοφορίας ανά κατηγορία οχήματος.
• Εξέταση των μεγεθών της κυκλοφορίας (ταχύτητα, πυκνότητα).
• Κυκλοφοριακές μετρήσεις και οι μέθοδοι τους.
• Κυκλοφοριακή ικανότητα και οι παράγοντες που την επηρεάζουν.
• Στάθμες εξυπηρέτησης.
• Κυκλοφοριακή ικανότητα υπό ιδανικές συνθήκες.
• Υπολογισμός κυκλοφοριακής ικανότητας.
• Παραδείγματα εφαρμογής των εννοιών.

Εισαγωγή

• Τα χαρακτηριστικά της κυκλοφορίας καθορίζουν ποιοτικά και ποσοτικά τη ροή οχημάτων ή πεζών.
• Αυτή η γνώση είναι απαραίτητη για τον σχεδιασμό και τη μελέτη της λειτουργίας ενός οδικού δικτύου.
• Κύρια χαρακτηριστικά κυκλοφορίας:
• Κυκλοφοριακός φόρτος
• Ταχύτητα οχημάτων
• Πυκνότητα κυκλοφορίας
• Αριθμός και είδος ατυχημάτων
• Μεγέθη σχετικά με τη στάθμευση

Κυκλοφοριακοί Φόρτοι

• Ο κυκλοφοριακός φόρτος είναι ο αριθμός οχημάτων που διέρχονται από μια διατομή οδού σε μια δεδομένη χρονική περίοδο.
• Οι κυκλοφοριακοί φόρτοι παρουσιάζουν τρεις διακριτούς κύκλους διακύμανσης: ημερήσιους, εβδομαδιαίους και ετήσιους.
• Από αυτούς προκύπτουν οι ωριαίες, ημερήσιες, μηνιαίες (εποχιακές) και ετήσιες διακυμάνσεις.

Ωριαία Διακύμανση Κυκλοφοριακού Φόρτου

• Η ωριαία διακύμανση εκφράζει τις καθημερινές συνήθειες ζωής και εργασίας.
• Διαφέρει μεταξύ εργάσιμων ημερών και αργιών, καθώς και ανάλογα με την κατεύθυνση της κυκλοφορίας.
• Η γνώση της ωριαίας διακύμανσης επιτρέπει τον υπολογισμό της συνολικής ημερήσιας κυκλοφορίας.
• Ωριαίος Φόρτος Μελέτης (ΩΦΜ) αποτελεί βάση για τη μελέτη ενός οδικού δικτύου.
• Ο Συντελεστής Ώρας Αιχμής (ΣΩΑ) εκφράζει την ομοιομορφία της ζήτησης.
• Υπολογίζεται από τον λόγο του ωριαίου φόρτου προς το τετραπλάσιο του φόρτου των 15 συνεχόμενων λεπτών μέγιστης κυκλοφορίας.
• Οι τιμές του ΣΩΑ κυμαίνονται από 0,25 (όλος ο φόρτος σε 15 λεπτά) έως 1 (ομοιόμορφη κατανομή).

Παράδειγμα Υπολογισμού ΣΩΑ

• Αν ο ΣΩΑ είναι 0,40 και ο ωριαίος φόρτος 1.800 οχήματα, ο φόρτος των 15' αιχμής υπολογίζεται ως (1.800 / 4) / 0,40 = 1.125 οχήματα.
• Μια τιμή ΣΩΑ 0,40 υποδεικνύει ανομοιόμορφη ροή οχημάτων κατά τη διάρκεια της ώρας αιχμής.

Ημερήσια, Μηνιαία και Ετήσια Διακύμανση

• Η ημερήσια διακύμανση δεν είναι έντονη στις εργάσιμες ημέρες, ενώ μειώνεται τις Κυριακές εκτός οδών προς χώρους αναψυχής.
• Η μηνιαία διακύμανση δεν είναι έντονη, εκτός από τουριστικές περιοχές
• Ο ρυθμός ετήσιας αύξησης κυκλοφοριακών φόρτων συνδέεται με τον ρυθμό αύξησης των κυκλοφορούντων αυτοκινήτων.
• Νέες περιοχές υπό ανάπτυξη έχουν εντονότερους ρυθμούς αύξησης κυκλοφορίας.

Σύνθεση της Κυκλοφορίας

• Η σύνθεση της κυκλοφορίας αναφέρεται στην ποσοστιαία κατανομή των οχημάτων ανά είδος.
• Συνήθης συνοπτική σύνθεση σε αστικές οδούς:
  • Επιβατικά οχήματα (ΙΧ και ταξί)
  • Λεωφορεία (μικρά και μεγάλα)
  • Φορτηγά αυτοκίνητα
  • Μοτοσυκλέτες και μοτοποδήλα
  • Ποδήλατα και σκούτερ
• Οι διάφορες κατηγορίες οχημάτων επηρεάζουν διαφορετικά την κυκλοφοριακή συμφόρηση.
• Για λόγους σύγκρισης, οι κυκλοφοριακοί φόρτοι εκφράζονται σε Μονάδες Επιβατικών Αυτοκινήτων (ΜΕΑ).

Μεγέθη Κυκλοφορίας

• Ένα βασικό χαρακτηριστικό της κυκλοφορίας είναι η ταχύτητα των οχημάτων, που διακρίνεται σε:
  • Ταχύτητα σημείου: η ταχύτητα ενός οχήματος σε ένα συγκεκριμένο σημείο.
  • Ταχύτητα διαδρομής: η μέση ταχύτητα ενός οχήματος κατά τη διαδρομή του, λαμβάνοντας υπόψη τις καθυστερήσεις.
• Τα μεγέθη του κυκλοφοριακού φόρτου και της ταχύτητας συνδέονται με την πυκνότητα της κυκλοφορίας (οχήματα ανά χιλιόμετρο).
• Η θεμελιώδης σχέση της κυκλοφοριακής ροής είναι Q=K*V
  • Όπου:
    • Q είναι ο κυκλοφοριακός φόρτος.
    • Κ είναι η πυκνότητα κυκλοφορίας.
    • V είναι η μέση ταχύτητα χώρου.

Παράδειγμα Πυκνότητας Κυκλοφορίας

• Σε ένα τμήμα αστικής λεωφόρου 4,8 χλμ με δύο λωρίδες ανά κατεύθυνση, 1.900 οχήματα κινούνται στην ώρα αιχμής.
• Χρειάζονται 10 λεπτά κατά μέσο όρο για τη διάνυση του τμήματος.
• Η μέση ταχύτητα υπολογίζεται σε V = (4,8 χλμ / 10 λεπτά) * 60 = 28,8 χλμ/ώρα.
• Η πυκνότητα κυκλοφορίας είναι K = 1900 / 28,8 = 66 οχήματα/χλμ.

Κυκλοφοριακές Μετρήσεις

• Οι κυριότερες μετρήσεις είναι:
  • Κυκλοφοριακού φόρτου
  • Ταχύτητας και χρόνων διαδρομής
  • Καθυστερήσεων σε διασταυρώσεις
  • Χρήσης μέσων μαζικών μεταφορών
  • Πεζών
• Οι μετρήσεις του κυκλοφοριακού φόρτου είναι απαραίτητες για:
  • Συλλογή στατιστικών δεδομένων
  • Εύρεση μεγέθους και σύνθεσης κυκλοφορίας
  • Εύρεση μεγέθους κυκλοφορίας μιας περιοχής
• Οι μετρήσεις κυκλοφοριακού φόρτου διακρίνονται σε:
  • Μετρήσεις από παρατηρητές
  • Μετρήσεις από μηχανήματα
  • Μέθοδος του κινούμενου παρατηρητή
• Οι μετρήσεις του ωριαίου φόρτου καταγράφονται κατά τις ώρες αιχμής είτε σε διασταυρώσεις είτε σε μήκος τμημάτων οδών.
• Οι μετρήσεις του μεσο ημερήσιου φόρτου καταγράφονται σε ημερήσιες, μηνιαίες, εβδομαδιαίες και ετήσιες βάσεις.

Κυκλοφοριακή Ικανότητα

• Είναι η γνώση της ικανότητας των στοιχείων του συστήματος μεταφορών να εξυπηρετήσουν δεδομένους φόρτους.
• Εκφράζει τον μέγιστο αριθμό οχημάτων ή πεζών που μπορούν να περάσουν από ένα σημείο κατά τη διάρκεια μιας χρονικής περιόδου.
• Η ποσοτική έκφραση της έχει νόημα μόνο όταν είναι γνωστές οι συνθήκες (οδικές, κυκλοφοριακές, ελέγχου), η χρονική περίοδος αναφοράς και η στάθμη εξυπηρέτησης.
• Οι επικρατούσες κυκλοφοριακές συνθήκες εξαρτώνται από τη φύση της κυκλοφορίας.
• Οι συνθήκες ελέγχου αφορούν τη ρύθμιση της κυκλοφορίας και τους κανόνες που εφαρμόζονται.
• Ο μέγιστος κυκλοφοριακός φόρτος εξυπηρέτησης αφορά τον μέγιστο αριθμό οχημάτων ή πεζών υπό συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας.

Στάθμη Εξυπηρέτησης

• Καθορίζεται σαν ένα ποιοτικό μέγεθος που εκφράζει τις συνθήκες λειτουργίας μέσα σε ένα ρεύμα κυκλοφορίας.
• Αποτελεί ποιοτική έκφραση διαφόρων παραμέτρων όπως:
  • Ταχύτητα
  • Χρόνος μετακίνησης
  • Διακοπές της πορείας
  • Ελευθερία ελιγμών
  • Οδική ασφάλεια
  • Άνεση οδήγησης
  • Κόστος λειτουργίας
• Υπάρχουν 6 στάθμες εξυπηρέτησης:
• Α: ελεύθερη ροή, χαμηλοί φόρτοι, υψηλές ταχύτητες, μικρή πυκνότητα.
• Β: σταθερή ροή, περιορισμός ταχυτήτων, λογικές δυνατότητες επιλογής ταχύτητας.
• C: σταθερή ροή, έλεγχος ταχύητας και ελιγμών από φόρτους, περιορισμένη ελευθερία.
• D: ασταθής ροή, μεταβολές φόρτου, μειωμένη ελευθερία ελιγμών, μικρή άνεση οδήγησης.
• Ε: ταχύτητες λειτουργίας μικρότερες, κυκλοφοριακός φόρτος κοντά στην ικανότητα, διακοπές πορείας.
• F: αναγκαστική ροή, μικρή ταχύτητα ή μηδενική, ουρές οχημάτων και συμφόρηση.

Κυκλοφοριακή Ικανότητα για Ιδανικές Συνθήκες

• Οι μέγιστες ροές εξυπηρέτησης επιτυγχάνονται κάτω από:

  • Ελεύθερη ροή χωρίς πλευρικές επιδράσεις.

• Μόνο επιβατικά αυτ/τα.

• Λωρίδες 3.60 μέτρα πλάτος με 1.8 απόσταση από εμπόδια.

• Ταχύτητα μελέτης 112 χλμ/ώρα, χωρίς κατά μήκος κλίση.

• Για οδούς 2 λωρίδων, ισοκατανομή της κυκλοφορίας δίχως περιοριστικά μήκη ορατότητας για προσπέραση.

Παράγοντες που Επηρεάζουν την Κυκλοφοριακή Ικανότητα

• Οδικές συνθήκες: πλάτος λωρίδων, κατάσταση οδοστρώματος, απόσταση εμποδίων, ερείσματα, βοηθητικές λωρίδες, στάθμευσης, στροφές, ανωφέρεια, κατά μήκος κλίση, ορατότητα.
• Κυκλοφοριακές συνθήκες: ποσοστά φορτηγών/λεωφορείων, κατανομή λωρίδων, στροφές, διακυμάνσεις, στάθμευση, ροές πεζών, είδος οδηγών.
• Συνθήκες λειτουργίας: μονόδρομος/διπλής κατεύθυνσης, φωτεινή σηματοδότηση, οδική σήμανση.

Υπολογισμός Κυκλοφοριακής Ικανότητας

• Υπεραστικές οδοί 4+ Λωρίδων Κυκλοφορίας: Ελεύθερες Λεωφόρους: συνεχής διαχωρισμός αντίθετων κινήσ και πλήρης έλεγχος προσβάσεων με ανισόπεδες διαβάσεις/κόμβους.
• Υπεραστικές οδοί 2 Λωρίδων Κυκλοφορίας.
• Ισόπεδοι σηματοδοτούμενοι Κόμβοι.
• Τύπος υπολογισμού ροής εξυπηρέτησης: SF = Cj ν/C * Ν * fW * fHV * fE * fP
• Cj = κυκλοφοριακή ικανότητα σε ΜΕΑ ανά λωρίδα για ταχύτητα μελέτης j
• ν/C = o λόγος φόρτου προς κυκλοφοριακή ικανότητα
• Ν = αριθμός λωρίδων
• fw = συντελεστής περιορισμένου πλάτους λωρίδων
• fων = συντελεστής για βαρέα οχήματα.
• fE= συντελεστής περιβάλλοντος
• fp: συντελεστής για το είδος των οδηγών

Παράδειγμα

• Ερώτηση 1: Να βρεθεί η κατά κατεύθυνση κυκλοφοριακή ικανότητα των επίπεδων υπεραστικών τμημάτων του αυτοκινητοδρόμου Λάρνακας – Λεμεσού συνολικού πλάτους 13.50 μ., χωρίς πλευρικά εμπόδια για σύνθεση: 86% επιβατικά αυτοκίνητα, 10% τυπικά φορτηγά και 4% λεωφορεία-πούλμαν.

• Σύμφωνα με την παράμετρο κυκλοφοριακής ικανότητας για ταχύτητα μελέτης ίση με 112 χλμ/ώρα η κυκλοφοριακή ικανότητα σε ΜΕΑ ανά λωρίδα είναι ίση με 2000.

• Ερώτημα 2: Ποια είναι η % μείωση της παραπάνω κυκλοφοριακής ικανότητας για ανωφέρεια μήκους 1.7 χλμ. με κλίση 5% σε τμήμα της οδού όπου το συνολικό πλάτος του οδοστρώματος μεταξύ των πλευρικών εμποδίων που δημιουργεί παλιά γέφυρα περιορίζεται σε 11 μέτρα;