Jelzlámpás szabályozású körforgalmak teljesítképességének és programparamétereinek meghatározása

Átírás

1 Jelzlámpás szabályozású körforgalmak eljesíképességének és programraméereinek meghaározása 1. Bevezeés Dr. Maklári Jen Közlekedés Kf Budapes, Bécsi u. 5. Angliában, ahol soha nem szakad meg a klasszikus körforgalom (nagy méreek, sok forgalmi sáv, kereszez közúi vasúi forgalom sb.) épíésének folyamaa, kerülek szembe elször a szakemberek a körforgalmak kimerülésével és baleseveszélyessé válásával. Jelzlámpás szabályozásuk ekkor nagy ellenállás válo ki, az els ilyen jelzlámpá ( Jacob s Well Bradford, 1976) néhány hees m6ködés uán elávolíoák. Idközben azonban kialakulak az ilyen ípusú jelzlámpázásnak a szabályai és ma már nem a körforgalom lámpázásáról beszélnek, hanem jelzlámpás rendszerrl, amelye nevezheünk körforgalomnak is (M.S. Hallworh) [1] Némi késéssel, de hasonló helyzebe kerülek azok az eurói országok is, ahol megmaradak a régi ípusú, öbb forgalmi sávos, nagymére6 körforgalmak, melyek forgalomlebonyolódása kaoikussá vál és ezzel egyidej6leg jelensen megszaporodak a gyalogos, majd a kerékpáros elüések. A jelzlámpás szabályozás bevezeése elkerülheelenné vál. A kényszer szüle megoldás viszon egy meglep felismerésre vezee a szakembereke: Jelzlámpás szabályozású nagymére6 körforgalmú csomóponok eljesíképessége elérhei vagy akár felül is múlhaja a különszin6 csomóponoké [2]. Ez a megállapíás a 2000 auguszusában a Néme Közlekedési Miniszérium kuaási anyaga rögzíi. (Jelen sorok írója éppen 1988-ban készíee el az els udaosan kialakío ilyen ípusú magyarországi csomópon forgalomechnikai ervé eljesen visszhangalanul.) Ily módon lérejö ehá a szinbeni csomópon legnagyobb eljesíképesség6 ípusa. Ami elöljáróban le kell szögezni ezen új ípusú, azaz nem kényszerlámpázás úján lérejö, hanem udaosan ezen elvre épí, és az a leginkább szolgáló geomeriai (pl. forgalmi sávok vezeése sb.) megoldásoka alkalmazó csomóponípussal kapcsolaosan az, hogy a jelzlámpás szabályozású korábbi elnevezésével körgeomeriájú, ma már körforgalmú csomópon (ovábbiakban JK), - nem a körforgalom lámpázásá jeleni. A helyesen alkalmazo és megépíe körforgalom csakis eredei szabályozási formájában lehe elnyös, jelzlámpázása eseén ezek nagyrészé elveszené, - a JK nem konkurense a körforgalomnak, mivel alkalmazási feléelrendszere jelensen elér. A JK egy önálló, mind a körforgalomól, mind pedig a szokásos (kereszezdés szabályozó) jelzlámpáól elér m%ködési jellemzj%, önörvény% csomópon. Ez uóbbinak a figyelembevéele dön fonosságú a ervezésnél. A JK, min új ípusú csomópon elerjedése Európában is csak mos kezddik. (A lámpázo körforgalmak száma ezzel szemben már igen nagy, szine Euró valamennyi nagyvárosában szép számban alálkozhaunk velük.) Anglia melle elssorban Hollandiában (Amszerdam, Alkmaar) helyezek forgalomba az uóbbi idben ilyen csomóponoka. Magyarország már csaknem valamennyi nagyvárosában jelenkeze igény léesíésére, ponosabban elfordul, hogy egyelen csomóponban összegezdek olyan problémák, melyek ha csonkíás nélkül kívánjuk ke megoldani -, akkor az a legkedvezbben csakis JK alkalmazásával leheséges. Az a szakemberek el is kevéssé ismer, 1

2 hogy a jelzlámpás körgeomeriai szabályozás elnyeinek öszönös megérzésébl (és nem udaos alkalmazásából) öbb csomópon is szülee és jelenleg is m6ködik Budapesen ( Éles-sarok, Baross ér). A jelzlámpás szabályozású körgeomeriájú csomóponok jelzésidervi felépíése alapveen különbözik a kereszezdéseke szabályozó jelzlámpák programjaiól, noha annak minden elemé alkalmazzák. A kereszezdés eseén valamely irány érin jelzésidervi beavakozás csak közveeen ha a öbbi irányra. Körgeomeria eseén ez a haás közvelen, és minden módosíás kizárólag csak az összes öbbi csomóponi mozgásra gyakorol haás egyidej% figyelembevéelével örénhe. Ennek elmulaszása, illeve figyelmen kívül hagyása vagy a folyamaos forgalomáramlás megszakadásá, - ami a eljesíképesség csökkenésével jár vagy a körpálya forgalomáramlásának orlódásá okozza, mely annak önzáródásához vezehe. A körgeomeria ehá zár rendszer, mely egyirányú úvonalra felf6zö csomóponok összehangolásának is ekinehe, ahol azonban a szokványos összehangolásokól eléren az összehangolás uolsó csomóponja egyúal ugyanezen rendszer els csomóponja is. Jelzésidervi vonakozásban is ehá egyelen zár rendszerkén kezelend. I az a megoldás elnyösebb, mely a rendszer nem hagyományos ú-id diagramos formában próbálja leírni, hanem az alcsomóponok közöi idbeli kööségeke bels összehangoláskén figyelembe véve az egész csomóponrendszer egyelen jelzésidervben foglalja össze. 2. A jelzlámpás forgalomirányíás jellemzi A m6ködési mód, mely elssorban a körpálya menén lév kéfázisú kereszezdések egy speciális összehangolási válozaa, az egész csomópon eljesíképességi és szolgálaási színvonalbeli jellemzinek legfbb meghaározója. Tipikusan körspecifikus, melynek a kereszezdéses ípusú csomóponoknál nincs megfelelje. Három alapípusa haározhaó meg, melyek összehangolási jellemzi az 1. ábláza muaja. Fbb m6ködési sajáosságaik a eljesíképességi jellemzkkel kiegészíve az alábbiak szerin foglalhaók össze: Turbina-elv az úorkolaok forgalmának az óramuaó járásával megegyez sorrend6 belépése a körpályára, folyamaos közbens megállíás nélküli vezeés a körpályán, aszimmerikus orkolai erhelések rugalmas kiszolgálása eljesíképesség három ág eseén: E/h/sáv négy ág eseén: E/h/sáv ö ág eseén: E/h/sáv a eljes belép kaciás megköés nélküli felhasználhaósága balrakanyarodásra. 2

3 1. ábláza A m%ködési módok ípusai Az érine orkolaok A belépk összehangol vezeése száma az els kordonig a második kordonig az uolsó kordonig Egy orkola - - Turbina-elv Ké (szemben lév) - Torkolapáronkéni, - orkola irányíás Az összes orkola Teljes urbina-elv - - Torkolapáronkéni irányíás a belép járm6vek a körpálya második kordonáig kapnak megállíás nélküli vezeés a jobbra kanyarodóka kivéve valamennyi járm6 közbens megállíás uán halad ki a körpályáról a eljesíképesség a urbina-elv eljesíképességé meghaladja a balra kanyarodási kaciás mére és periódusidl függen részben korláozo Teljes urbina-elv valamennyi orkola azonos, illeve közel azonos idben halad be a körpályára az els kordonig (a körpálya felölése), a behaladás befejezdése uán a körpálya összes kordonának egyidej6, illeve közel egyidj6 szabad jelzésére minden járm6 elhagyja a körpályá (a körpálya kiüríése), nagy méreek és négy (ö)-nél öbb csomóponi ág eseén, illeve közel egyenl orkolai erhelések eseén elnyös, eljesíképessége az összes irányíási mód közö a legnagyobb, a zöldid-arány ( zi / p ) elérhei az 1,8-as éréke is. Vegyes irányíási mód az elz irányíási módok kombinációjakén elállío irányíási mód az adoságokhoz és kööségekhez való igazodás (pld. összehangolásba való beilleszés) eszi szükségessé alkalmazásá eljesíképessége méreél és a bels felsorakozási leheségekl függen a orkolapáronkéni és a eljes urbina-elv közöi. 3. A urbina-elv szerini m%ködés 3.1. Négyágú csomóponok A jelzésiderv felépíése. Az alapprogram Az ún. urbina-elv szerini m6ködés alapja, hogy a orkolaok az óramuaó járásával megegyez sorrendben, egymás uán kapnak szabad jelzés. Az egyes orkolaok a körpályán léesíe jelzlámkordonokkal kéfázisú kereszezdéseke alkonak. 3

4 A körpálya menén lév kordonoknak úgy kell m6ködniük, hogy a orkolaok belép forgalma számára bizosío legyen a folyamaos, megállíás nélküli áramlás. Ez a szabad jelzések megfelel bels összehangolásával úgy érhe el, ha valamennyi orkolaból az uolsónak behaladó járm6 az ívviszonyoknak megfelel sebességgel haladva a legávolabbi orkolaon kiléphe (kihaladási feléel), ovábbá, ha az elskén behaladó járm6 az ív és a gyorsíási jellemzknek megfelel idelolódással kapja az els kordonnál a szabad jelzés (behaladási feléel). A behaladási és kihaladási feléelek egyérelm6en meghaározzák a programraméereke. A orkolaok belépési sorrendjébl kövekezen a körpályán való folyamaos forgalomlebonyolódás úgy érhe el, ha a befejezd szabad jelzéssel egyidej6leg a köve csomóponi ágon a orkolaok ávolságának és a közbens idnek megfelel idelolódással már megkezddik a járm6vek belépése a csomóponba. A befejezd és a köve belép szabad jelzés közöi idinervallum ehá = köi 12 bi + 1 ahol köi 12 - az i-edik orkola közbens ideje (a belép irány a körpálya kövei) bi + 1 a köve orkola behaladási ideje Ha a közbens id és a behaladási id azonos hosszúságú, azaz köi 12 = bi + 1 akkor =0, ha pedig köi 12 < bi + 1 akkor negaív érék. A behaladási id hossza a körpálya sugaráól és a behaladási hosszól (l bi ) függ. Ez uóbbi az 1. ábra jelölései alkalmazva az A orkola eseén az A1-D2 szakasszal azonos l ba = A1-D2 A kihaladási szakasz hossza pedig az A1-C2 szakasszal azonos l ka = A1-C2 a megéeléhez szükséges id pedig a kihaladási id k. Hossza elssorban a körpályán kifejhe sebességl (V K ) függ. A kihaladási és behaladási feléeleke kielégí programban az egyik fázis végél a kövekez fázis végéig a kövekez lépésekben juhaunk el (pl. az A fázisból kiindulva): A1 végél a kihaladási id bizosíásával: C2 vége C2 végél a közbens id bizosíásával: C1 eleje C1 elejél a behaladási id bizosíásával: B2 eleje B2 eleje el a közbens id beikaásával: B1 vége Mindez a korábban bevezee jelölésekkel: A1 végél B1 végéig = ka + kö2-1 + bc - köb1-2 Az összes orkolara kierjeszve, azaz A1 végél A1 végéig, a kiindulási feléelben rögzíeeke kielégí program periódusidejéhez juunk, melye alapprogramnak nevezünk: p = = ki + bi + köi2-1 - köi1-2 (1) 4

5 A kapo kifejezés legfbb sajáossága, hogy forgalmi ada nem szerepel benne, azaz a legfbb jelzésidervi raméer, a periódusid ha a kiindulási feléeleknek megfelel függelen a forgalomnagyságól, éréke csakis a csomópon geomeriai kialakíásáól, - elssorban a körpálya sugaráól függ. 5

6 1. ábra A behaladási és a kihaladási szakaszok érelmezése 6

7 Az alapprogram kifejezéséhez más úon is eljuhaunk, kiindulva abból hogy egyidje6leg ki kell elégíenie a kihaladási és a behaladási feléel is. A kihaladási feléel kielégí program ( kö1-2 helye kö12 jelöléssel): zi + ki + köi21 = 2 p (2) A behaladási feléel kielégí program pedig: zi + bi + köi12 = p (3) A ké kifejezés összevonásával (a (2)-bl a (3) kivonásával) az alapprogramhoz juunk ((1)-es kifejezés). (lásd a 2. ábrá) 2. ábra. Jelzésiderv urbina-elv szerini m6ködés eseén AZ (1) kifejezésbl kiindulva az alapprogram hosszúságára vonakozóan ájékozaó jelleg6 adao ad az alábbi kifejezés: = 3 T (4) ahol T a körpálya egyszeri körbejárásához szükséges id A körpályán való haladás idbeli jellemzi A jelzésidervek számíásához alapveen szükséges a járm6vek mozgási jellemzinek ismeree. Megfelel megbízhaóságú adaokhoz csakis mérések úján juhaunk. Tekinve, hogy Magyarországon jelenleg ilyen szabályozású csomóponok nem m6ködnek, a ha számíásokhoz a külföldi, elssorban angol és néme mérések eredményei, másrész a ha körforgalmú csomóponokban végze méréseink alapján alakíouk ki ajánlásainka. 7

8 A mérési adaok alapján a járm6 járóvonalának körív sugara és a kifejhe haladási sebesség közöi összefüggés: V k = 0,79R j + 12,6 [km/h] A kapcsola szorosságá muaó korrelációs együhaó igen magas nagy érék: R = 0,95. A jelzésidervek méreezéséhez alapulvenni javasol éréksor a feni összefüggés 0,85-szerese: V k = 0,67R j + 11 [km/h] mely m/s-ban: V k = 0,186 R j + 3, Teljesíképességi jellemzk A szabad jelzések és a periódusid viszonya Szimmerikus csomóponkialakíás eseén a kihaladási és behaladási úvonalak hosszának megegyezése alapján a szabad jelzések egyforma hosszúra adódnak. Az el való elérés nem szimmerikus kialakíás eseén sem jelens mikén az a 2. ábra alapján is megállapíhaó. Az alapprogram egyidej6leg mind a (2) mind pedig a (3) kifejezés szerini feléel kielégíi. A (3) kifejezés árendezésével p = és zi = helyeesíéssel a belép szabad jelzések összegére a kövekez kifejezés kapjuk: = + bi - köi12 (13) Abban az eseben, ha bi = köi12 akkor = vagyis a szabad jelzések összege megegyezik a periódusidvel. Ez az eredményezi, hogy a sávonkéni eljesíképesség (K s ) azonos lesz a elíe forgalomnagysággal: K s = S Ebben az eseben a csomópon eljesíképessége kizárólag a orkolaok belép és a csomóponon ávezee forgalmi sávjainak a számáól függ. Elnyös, ha valamennyi orkolaban azonos a sávok száma, a körpályán pedig ugyanennyi, vagy öbb. A csomópon kaciása S = 1800 (2000) E/h elíe forgalomnagyság eseén a belép sávszámól függen: 2 sáv eseén 3600 (4000) E/h 3 sáv eseén 5400 (6000) E/h 4 sáv eseén 7200 (8000) E/h A bi = köi12 egyenlség kialakulása az elzekbl kövekezen egy ado sugárérékhez arozik. Az eredmény a közelí kifejezés érvényességi zónája alai érék, ami az jelzi, hogy a kiindulási feléelek meglée eseén a kérdéses egyenlség 20 (25) m-es körmére eseén már elérhe. Ennél nagyobb mére6 körpályán a behaladási idk álalában hosszabbak, min kö12, azaz bi > köi12 ami az eredményezi, hogy > Ekkor az egymás köve fázisok szabad jelzései mivel összegük meghaladja a periódusid hosszá részlegesen áfedik egymás. A csomópon egy forgalmi sávra vonakozao eljesíképessége ekkor a z = - érékkel ( negaív közbens id ) megnövekede szabad jelzés figyelembe véelével 8

9 K [ + ( )] a = 3600 Összevonás, árendezés uán az alapprogram kaciása: K a = S s S s 3600 (14) ahol S s a súlyozo elíe forgalomnagyság (E/h/sáv) K a a csomópon egy forgalmi sávra vonakozao eljesíképessége (E/h/sáv) Egyszer6en igazolhaó, hogy ez a kifejezés a bi < köi12 és az abból kövekez < reláció eseén is érvényes. Az alapprogram eljesíképességé a (13) és (14) kifejezések alapján a 3. ábra muaja. A kereszezdés szabályozó hagyományos jelzlámpák eljesíképességi görbéihez képes ké lényeges elérés muakozik: - a görbe fel6nen magasan halad (K a > 2000 E/h/sáv) azaz e csomóponípus eljesíképessége igen nagy - az alapprogram eljesíképessége a körpálya sugarával n. 3. ábra Az alapprogram eljesíképességének alakulása a körpálya sugarának a függvényében. (Négyágú csomóponok) 9

10 A 4. ábra a zöldidk összegének és a periódusidnek a viszonyá, a hányadosuk alakulásá muaja a körpálya sugaráól függen. Láhaó, hogy a periódusid megnövekedésével a zöldid-arány mely a eljesíképesség szemponjából meghaározó jelenség6 alig válozo. 4. ábra Az alapprogram zöldid arányának alakulása a körpálya sugarának a függvényében (Négyágú csomóponok) Az alapprogramól elér programok jellemzi az alapprogramnál hosszabb programok Az alapprogram arányos megnövelése eseén mind a behaladási, mind pedig a kihaladási idk megnnek. Amíg azonban a kihaladási idk megnövekedése elnyös lehe a forgalomlebonyolódás szemponjából (eseleges lassúbb járm6vek kihaladásának elsegíése sb.) és elfogadhaó, addig a behaladási idk megnövekedése, mivel az a forgalom folyamaos áramlásának megornásá idézné el, és orlódásokhoz is vezehene, nem fogadhaó el. Ezér p > eseén a jelzésidervi méreezésnél (a (3)-ból kiindulva) a < p = zi - bi + köi12 kifejezés alkalmazandó. Vizsgálandó, hogy megnövelése a érékkel milyen válozás okoz a zöldid-arányban és a eljesíképességben. Az új program hossza p = + a Mivel -ra is érvényes a behaladási feléel, igaz, hogy = - bi + köi12 10

11 Ekkor az ún. zöldid-arány + bi kö 12 + A = = ahol A = bi - kö12 és A > 0 p = + a = A + a zi = + a helyeesíéssel zi = + A + a (y) Ekkor az új zöldid-arány zi + A + a = < + a p + A = (15) A -nál hosszabb program és A > 0 eseén ehá - a szabad jelzés hossza a periódusid növekedésével azonos mérékben n, zi = p = a (16) - a zöldid részaránya kisebb lesz, min -nál. Mindez az eredményezi, hogy a eljesíképesség a periódusid hosszának növekedésével -ól egészen kismérék6 csökkenés melle közel azonos szinen marad (lásd az 5. ábrá). A eljesíképesség a (3) kifejezésbl kiindulva a (14) analógiájára a kövekez formulával számíhaó: zi Ss K = (14a) p Beláhaó, hogy A = 0 eseén mind a zöldid-arány, mind pedig a eljesíképesség függelen lesz a periódusid hosszáól és konsans éréke vesz fel, amely azonos lesz a elíe forgalomnagysággal: K = S Ha A < 0, ami az jeleni, hogy a közbens idk összege a belép orkolaok szabad jelzései ekinve poziív érék, akkor a (8) reláció megfordul. Ez ovább növeli a zöldid-arány és a eljesíképessége Az alapprogramnál rövidebb programok p < eseén a program rövidülése mia a kihaladási id lesz a mérékadó, mivel annak rövidülése szemben a behaladási id rövidülésével nem fogadhaó el. A méreezés alapja ekkor a (2) kifejezés. Az új program hossza: p = a Mivel -ra a (2) kifejezés (kihaladási feléel) is érvényes, igaz, hogy 2 = + ki + kö21 = + B (17) ahol B = ki + kö21 A zöldid-arány 2 B = = a elállíása érdekében csökkensük a (17) kifejezés mindké oldalá 2a-val. 11

12 2 2a = + B 2a = 2( a) = 2 p zi = 2a helyeesíéssel 2 p = zi + B, amibl zi = 2 p - B Ekkor az új zöldid-arány zi 2 2a B 2 = < a p B = (x) (18) mely reláció minden (2 -B) < 2 x eseben igaz. A -nál rövidebb programok eseén ehá - csökken a zöldid részaránya, - a szabad jelzés hossza a periódusid rövidülése mérékének a készeresével csökken. zi = 2 ( p ) = 2 a (19) Mindezek alapján megállapíhaó, hogy (az A < 0 ese kivéelével) a legkedvezbb zöldid-arányú, és ezálal a legnagyobb eljesíképesség6 program. Ezér, ovábbá mer a programervezés kiindulási alapja, célszer6 alapprogramnak nevezni. Az opimális program elnevezés helyelen lenne, mivel eljesen függelen a forgalmi erhelésl. A p < eseben a eljesíképessége a (14a) kifejezés alkalmazásával lehe meghaározni. A eljesíképesség alakulásá a 5. ábra muaja bi - kö12 = A > 0 esere. (R a körpálya engelye). 5. ábra A eljesíképesség alakulása az alapprogramól elér periódusidk eseén. (Négyágú csomóponok) 12

13 E csomóponípus kaciásgörbéi alapveen elérnek a jelzlámpás kereszezdés kaciásgörbéil. Fbb jellemzi: A eljesíképessége ábrázoló görbé egy öréspon ké különböz jelleg6 szakaszra oszja. A örésponban, mely a görbe legmagasabb ponja az elzekbl kövekezen az alapprogram kaciáséréke alálhaó. Az el balra es görbeszakasz, mely a p < -nak felel meg, viszonylag meredek esés6, a kisebb érékek eseén meredekebb, a nagyobbaknál pedig enyhébb hajlással. A p > szakasz közel vízszines, ami az jeleni, hogy ebben a zónában a eljesíképesség csaknem eljesen függelen a periódusid hosszáól. A periódusid hosszabbíása a kaciás egészen kismérékben csökkeni. Ez a sajáosság igen elnyös összehangolási igények eseén, mivel a eljesíképesség szine függelen a periódusidl, ehá igen könnyen csalakozahaó szine eszleges programhosszúságú összehangolási rendszerekhez. A eljesíképességi érékek abszolú érelembe is kedvezen nagyok, melyek a 3. ábrának megfelelen a körsugáról függen nnek. A K a ( ) érékek egy ív menén helyezkednek el. Ha nagyobb R eseén a körpályán sebességkorláozás (v = 50, 60, 70 km/h) van érvényben, akkor az egyes sebességekhez arozó görbék csúcsérékei sebességenkén egymás fele elhelyezked közel vízszines ívek menén sorakoznak fel. A < 0 eseben a öréspon (K( ))nem a legmagasabb ponja a görbének, hanem aól jobbra haladva még enyhén emelkedik. Amennyiben bi - kö12 = 0, akkor a kaciásgörbének -n úli része vízszines. Mindezek a csomópon geomeriai kialakíására vonakozóan arra ualnak, hogy célszer6 az alacsonyabb érékeke elsegí jellemzke válaszani (magasabb bi, alacsonyabb kö12 sb.). Az 5. ábra alapján megállapíhaó, hogy ez az irányíási forma a nagy eljesíképessége igen kedvez periódusid arományban nyújja. Az (70) másodperces programoknak már viszonylag nagy a eljesíképességük. A legmagasabb eljesíképességi zóna egybe esik a városi körülmények közö használaos periódusidkkel ( s) és az i alkalmazhaó körméreekkel (R =20-60 m). Mindez igen elnyös feléeleke erem egy rugalmas és forgalomól függ irányíáshoz is Elér orkolai erhelések. Az alapprogram módosíása Az eddigiekben, a eljesíképesség globális elemzése során nem vizsgáluk a program bels szerkezeé, az egyes irányok zöldid-arányai. Ezek valójában a p eseekben is megaroák az alapprogram egyik fonos sajáosságá, éspedig az azonos ill. közel azonos hosszúságú zöldidke. A szabad jelzések aránya 1:1:1:1 vol. Erre a speciálisnak ekinhe esere, illeve ilyen ípusú program alkalmazására azonban csak egészen kisforgalmú idszakokban (pld. éjjel sb.) kerülhe sor. Álalános esenek a orkolai erhelések különbözsége ekinend. Az alapprogram módosíása szükségessé válha - az alapprogram zöldid arányáól elér forgalmi erhelési arányok, és - az alapprogram eljesíképességél elér csomóponi forgalmi erhelés eseén Elér orkolai erhelések Az alapprogramon belül a ényleges forgalmi erhelési arányok egyes belép orkolai szabad jelzéseknek ( ) a megnyújásával, másoknak pedig a megrövidíésével érhek el. A megnyújás akár a szabad jelzés elején, akár a végén örénik, ké másik szabad jelzés megrövidí. Négyágú csomóponban a módosíás öbbnyire ké orkola szabad jelzésének a hosszabbíásával és kenek a rövidíésével jár. Aól függen, hogy a megnövelend szabad jelzések orkolaai egymás melle, vagy egymással szemben vannak-e, a programmódosíás elér módon hajandó végre. Ez beláhaó, ha az ún. 13

14 kihaladási feléel kifejezésé (2) a kövekezk szerin bonjuk fel (az egyszer6ség és jobb áekinheség érdekében az alapprogram a indexének a mellzésével): 2 p = zi + ki + kö21 = ( za + zc + ka + kc + köc21 + köa21 ) + ( zb + zd + kb + kd + köb21 + köd21 ) A kifejezés ehá ké önálló bels periódusra bonhaó: 2 p = c + pbd melyek hosszúsága szükségszer6en azonos. Ezér a ovábbiak szemponjából fonos, hogy a csomópon forgalma mikén oszlik meg közöük, azaz hogy F a + F c vagy F b + F d nagyobb-e, illeve hogy a ké nagyobb F érék azonos bels periódusban van-e (szemben lév orkolaok) vagy pedig különbözben (szomszédos orkolaok). A módosíás szemponjából kedvezbb, ha a periódusokon belül egy-egy nagyobb és egy-egy kisebb erhelés6 orkola van, azaz, ha a páros és páralan számú fázisok forgalmi erhelései közel kiegyenlíik egymás. Szomszédos orkolaok eseén a szabad jelzés nem egymás, hanem a ké másik kövekezésképpen rövidíend orkola szabad jelzése felé kell megnyújani. Ha például az A és B orkolaok szabad jelzései a erhelési arányoknak megfelel x illeve y másodperccel nyújandók, akkor az alapprogramon belül a szabad jelzések összegében a nyújással együjáró rövidülések figyelembe véelével a módosulás a kövekez: z = ( za + x) + ( zb + y) + ( zc (x+y)) + zd (x y)) A zárójelek felbonásával: z = za + zb + zc + zd (x + y) = za (x + y) vagyis a módosíás az alapprogramól való elérés ezúal is a eljesíképesség csökkenésével jár. Ennek nagysága a erhelési arányoknak az 1:1:1:1 arányól való elérés mérékél függ. A orkolai erhelési arányok eljesíképesség-módosíó haásá a 6. ábra muaja egy konkré csomópon (Gyr FISZ csomópon) példáján. A kaciás csökkenésének méréke a szokásos 2,0-2,5 (3)-szoros elérések eseén sem lépi úl a 15%-o és az igen jelens haszoros különbség eseén is 20% ala marad. (Az összehasonlíásul felünee kereszezdés szabályozó négyfázisú jelzlám eljesíképességé még így is jelensen meghaladja.) A nyújás maximális éréke akkora lehe, hogy a kisebb irányok mindegyikében bizosíva legyen a minimális szabad jelzés, azaz C(vagy D) (x + y) zmin amennyiben csak egy orkola szabad jelzésének a növelése szükséges, akkor ez az érék egy irány számára is felhasználhaó. 14

15 6. ábra A orkolai erhelési arányok (x) haása a eljesíképességre. (Négyágú csomóponok) Ha a erhelési arányok alapján a szabad jelzések növelése szembenlév orkolaokban válna szükségessé, az elz kifejezések alapján beláhaó, hogy ekkor csak a ké orkola egymás közöi helyes zöldid-arányának a kialakíására van leheség. Ebben az eseben ugyanis a ké orkola forgalma azonos bels perióduson belül bonyolíandó le. A másik bels periódusban lév ké kisebb forgalmú orkola szabad jelzésének a rövidíése feni aránymódosíás haásán felül szükségelen. Ekkor ehá az alapprogramhoz igen közel álló program m6ködeend. Mindez egyben jelzi is a urbina-elv szerini irányíás korlájá. Olyan csomóponokban, ahol az egyik úvonal vagyis az egyik szemben lév orkolapár forgalmi erhelése öbbszöröse, vagy nagyságrendekkel nagyobb, min a másik úvonal, illeve orkolapár erhelése, o urbina-elvvel a erhelésarányos zöldidk bizosíása, illeve a zöldidk azonos kihasználsága csak az ersebb irány forgalmi sávszámának a megnövelésével lenne elérhe. Ilyen eseekben ezér nem a urbina-elv szerini irányíás alkalmazása célszer6. Ado eljesíképesség% program ervezése A felada egy meghaározo eljesíképesség6 (K) program elállíása. Ez elssorban a periódusidnek ( p ) min legfonosabb jelzésidervi raméernek a meghaározásá jeleni. A periódusid célszer6en és az eseek úlnyomó öbbségében a p arományban keresend. Az új program hossza egy ismerelen a érékkel fog elérni az alapprogramól: p = a 15

16 A (14a) kifejezés alapján a eljesíképesség: zi Ss K = p Alkalmazva a programrövidülés eseén a szabad jelzések összegére érvényes (19) kifejezés és (x) szerini behelyeesíés: ( 2a) S s K = a p Árendezés uán a kerese a érék (eljelhelyesen) az alábbi kifejezéssel haározhaó meg: K Ss a = 2 S K s A kerese K kaciású program periódusideje: p = + a p > eseén a (14a), a (16) és (y) kifejezések felhasználásával a programhosszúság módosulása a kövekez kifejezéssel haározhaó meg: S s K a = (26) K S s A kerese K kaciású program periódusideje: p = + a Ez uóbbi kifejezés az alapprogram szabad jelzéseivel azonos zöldid-arányok eseén érvényes. A orkolaok elér erhelésé az elz pon szerin vesszük figyelembe Háromágú csomóponok Az alapprogram jellemzi A négyágú jelzlámpás szabályozású körforgalomra vonakozó összefüggések jórésze i is érvényes. Különbség elssorban a kihaladási és behaladási hosszakban beálló válozásból fakad. Amíg a négyágú csomóponban a kihaladási szakasz hossza kb. a körpálya hosszának fele vol, mos csak harmada, a behaladási szakasz viszon egynegyedrl egyharmadra n. Ez uóbbi az is jeleni, hogy a ki- ill. behaladási szakaszok hossza azonos le. A behaladási és kihaladási feléelek (2) és (3) és az azokból kövekez alapprogram-számíás is válozalanul érvényesek: Alkalmazva a = ki + bi + köi21 - köi12 köi21 köi12 ki bi egyszer6sí feléelezéseke, akkor 2 T k ahol T k a körpálya egyszeri körbejárásához szükséges id. Ebbl kövekezen a periódusid ehá kb. 1/3-al rövidebb, min azonos mére6 négyágú csomóponban. 16

17 A szabad jelzések összegére vonakozó kifejezés (13) ezúal is alkalmazhaó ugyanúgy, min a eljesíképességre vonakozó (14) számú: zi = + bi - kö12 K a = zi S s Az alapprogram eljesíképességé a 7. ábra muaja. A négyágú csomóponok kaciásgörbéjéhez képes mindössze annyi az elérés, hogy annál minegy 200 E/h-val magasabban halad. Az alapprogramól elér periódusidk eljesíképességi jellemzi a 8. ábra muaja. 7. ábra Az alapprogram eljesíképességének alakulása a körpálya sugarának a függvényében. (Háromágú csomóponok) 17

18 8. ábra. A eljesíképesség alakulása az alapprogramól elér periódusidk eseén. (Háromágú csomóponok) A négyágú csomóponok azonos ípusú görbéivel meglév hasonlóság (4. ábra) ellenére jelens elérések is muakoznak A háromágú csomóponok kaciásgörbéi egyrész magasabban haladnak ( E/h) és minegy másodperccel balra olódva helyezkednek el. Ez az jeleni, hogy három ág eseén rövidebb periódusidvel nagyobb fajlagos eljesíképesség érhe el, min négyágú csomóponban. A zöldid-arányoka szemléle 9. ábra igen kedvez forgalomechnikai helyzee mua. E rendszerben már másodperc hosszúságú programok is igen nagy eljesíképesség6ek lehenek. A szabad jelzések összege p = 50 s-ól kezdden minegy %-al hosszabb, min a periódusid. Mindezen elnyös haások a háromágú körgeomeria aladoságaiból kövekeznek és a zi = + bi - kö12 alapján beláhaók. A négyágúnál relaíve hosszabb összegeze szabad jelzés a negaív ényezk kisebb (kevesebb fázis) és a poziívak elssorban a hosszabb behaladási szakasz magasabb érékére vezehe vissza. 18

19 9. ábra A zöldidarány alakulása a periódusid függvényében. (Háromágú csomóponok) Mindezekbl a négyágú csomóponal való összehasonlíás alapján a háromágú rendszer fbb jellemzi: azonos körmére eseén minegy 30%-kal rövidebb program alkalmazhaó, ami nemcsak a gépjárm6forgalom, hanem a gyalogosforgalom és a ömegközlekedési járm6vek számára is elnyös, eljesíképessége azonos hosszú programmal minegy 25-35%-kal nagyobb a négyágúénál a szabad jelzések idbeli áfedése nagyobb, ezér folyamaosabb a forgalomáramlás közepes és kis csomóponméreek ill. program-hosszúság eseén is igen nagy a zöldid-arány, ezér 2 sávos kiépíésben is igen nagy a eljesíképessége. Pl. R = 20 m-es 2-sávos körpályán 2-sávos csalakozó uakkal 4300 E/h felei eljesíképesség érhe el. rövidebb a körpálya menén szükséges összehangolás és három kordon helye csak ke van. Ez kevesebb kööséggel jár és nagyobb rugalmasságo nyúj. legnagyobb eljesíképességi zónája egybeesik a leginkább használaos periódusidarománnyal (60-90 s), melye az egészen rövid zóna (40-45 s) felé még ki is erjesz, amivel a várakozási idk jelensen csökkenhek. A szabad jelzések erheléssel arányos kioszásakor figyelembe kell venni e csomóponípus kööségei. Elssorban az, hogy egy elnyben részesíend, azaz megnövelni kíván iránnyal szemben ké konkurens irány lép fel, melyek közö azonban ovábbi érdemleges differenciálásra kiadhaó szabad jelzés(ek) elny nélküli visszaarásának kivéelével nincs leheség. 19

20 Az alapprogram módosíása Valamely irány szabad jelzésének a növekedése ( z ) a ké másik iránynál azonos mérék6 zöldid csökkenés eredményez. Ennek haására a zöldidk összege az alábbiak szerin módosul: zi = ( zaa + z ) + ( zab - z ) + ( zac - z ) = zaa + z + zab - z + zac - z = zaa + zab + zac - z zi = - z z = - zi A módosíás, azaz az alapprogramól való elérés ezúal is kaciáscsökkenéssel jár. Kérdés, hogy az arányok módosíása és a kaciás csökkenése közö milyen összefüggés van. Az arányosíásban csak ké irány vesz rész, a harmadik a kisebbikkel megegyezen módosul. z nem más, min az alapprogramban egy irány számára ado szabad jelzésl való elérés (másodperc). Az alapprogramban zaa zab zac = 3 beláhaó, hogy a megnövel zöldid és az álagérék különbsége z, azaz = zaa z A módosíás célja, hogy a szabad jelzések aránya megegyezzen a orkolaok forgalomnagysága egy sávra juó érékének arányával. Legyen az egyes orkolaok forgalmának nagysága F a > F b > F c és legyen F a = x F b za Elérend, hogy x éréke vegyen fel. zb Az új arányok kialakíásához zaa + zab hosszúságú szabad jelzés áll rendelkezésre. Az új arányoknak megfelel hosszúságú szabad jelzések: ( zaa + zab ) x za = ( x + 1) zb zaa + = ( x +1) zab 2 A zaa + zab = behelyeesíéssel képezve az új, hosszabb zöldidnek és az alapprogram 3 zöldidejének ( ) különbségé, min z 2 x z = 3( x + 1) 3 Az egyenlerendezés uán az aránymódosíás és a zöldid-csökkenés közöi kapcsolara az alábbi kifejezés kapjuk 20

21 ( x 1) z = (27) 3( x + 1) Igen fonos lehe, hogy az egyes csomóponok milyen mérék6 arányelolódás viselnek el, azaz mekkora lehe x maximális éréke (x max ). Ennek nagysága a zöldidk összegeze érékél, az pedig a körpálya sugaráól (R ) függ. Bizosíva, hogy a maximális arány eseén a legrövidebb szabad jelzés min. 5s legyen, az elz kifejezés felhasználásával a kövekez összegfüggés írhaó fel: ( xmax 1) = 5 3 3( xmax + 1) Az egyenle rendezése uán a maximális zöldid-arány: 2 15 x max = (28) 15 A csomóponervezés során igen fonos annak ismeree, hogy a lebonyolíani kíván maximális erhelési arányok milyen összefüggésben vannak a geomeriai kialakíás raméereivel (forgalmi sávok száma, körpálya sugara). A maximális erhelési arány és a körpálya sugarának összefüggésé a 10. ábra muaja be. A háromágú csomópon e szerin igen nagy rugalmasságú, mivel már kis sugárral, hészeres erhelésbeli különbséggel is megfelel, mely érék a sugár növekedésével még ovább emelkedik. A szabad jelzések módosíása a p < illeve p > eseekben is az eddigiekben leírak szerin örénik. A kifejezésekben helyére zi érék helyeesíend be. 10. ábra A maximális erhelési arány és a körpálya sugarának az összefüggése. (Háromágú csomóponok) 21

22 3.3. Öágú csomóponok Az alapprogram jellemzi A fbb forgalomechnikai jellemzk meghaározása az elzekben ismeree elvek, illeve kifejezések alapján örénik, mindössze néhány a orkolaok számával és a körbejárás jellemzivel összefügg raméer kell módosíani. A kihaladási hossz azonos R eseén i a leghosszabb, míg a behaladási szakasz az elzekhez képes i a legrövidebb. A behaladási és kihaladási feléelek ezúal is érvényesek, valamin az ezek alapján meghaározhaó alapprogram számíása is: = ki + bi + kö21 - kö12 Az összegeze ki- és behaladási idigényre ezúal a kövekez közelí összefüggés érvényes: ki = 3 bi alkalmazva ez, valamin a kö21 = kö12 egyszer6sí feléel, az alapprogram periódusidejére az alábbi közelí érék adódik: = 4 T k ahol T k a körpálya egyszeri körbejárásához szükséges id. 11. ábra Az alapprogram eljesíképességének alakulása a körpálya sugarának a függvényében. (Öágú csomóponok) 22

23 Az alapprogram eljesíképességé a 11. ábra muaja. A eljesíképessége ábrázoló görbe minegy E/h érékkel alacsonyabban halad, min a négyágú csomóponé, vagyis ez a csomóponípus a legkevésbé eljesíképes az eddigiek közül. Az alapprogramól elér periódusidk eljesíképességi jellemzi a 12. ábra muaja. Az elz csomóponokhoz képes i szükségesek a leghosszabb periódusidk és ennek ellenére i adódnak a legkisebb eljesíképességi érékek. A csomópon eljesíképességé ugyanis kedvezlenül befolyásolja, hogy a szabad jelzés hosszá növel összeev, a bi ennél a csomóponípusnál viszonylag a legkisebb, míg az az csökken ényezk, a ki és a ko21 i a legnagyobbak. Mindezek ellenére az öágú csomópon jelzlámpás körgeomeriájú szabályozással minden kapcsolao megad, bizonságosan m6köd csomóponá ehe. Ez jelzlámpás irányíású hagyományos kereszezdéssel nem lenne leheséges. 12. ábra A eljesíképesség alakulása az alapprogramól elér periódusidk eseén. (Öágú csomóponok) 23

24 Irodalom [1] Hallworh, M.S.: Signalling roundabous. TEC 33 (1992), Hef 6. [2] Einsazkrierien für grosse Kreisverkehrspläze mi und ohne Lichsignalanlage an klassifizieren Srassen. Forschung Srassenbau und Srassenverkehrsechnik. Hef Herausgegeben vom Bundesminiserium für Verkehr, Bau und Wohnungswesen. [3] SCHNABEL/LOHSE:Grundlagen der Srassenverkehrsechnik und der Verkehrsplanung. Band 1. Verkehrsechnik. Verlag für Bauwesen. Berlin [4] Beschreibung von Verkehrsabläufen an signalisieren Knoenpunken. Forschung Srassenban und Srassenverkehrsechnik. Hef Herausgegeben vom Bundesminiserium für Verkehr. [5] Dr. Maklári J.: A jelzlámpás forgalomirányíás idszer6 kérdései. Városi Közlekedés (VK), 2001/2 [6] Dr. Maklári J.: Jelzlámpás szabályozású körgeomeriájú csomóponok jelzésidervi alapösszefüggései II. rész. VK. 2002/3 [7] Dr. Maklári J.: Jelzlámpás szabályozású körgeomeriájú csomóponok alkalmazási kérdései Külföldi példák. VK 2002/4 24