Utak és környezetük tervezése

Dr. Fi István Utak és környezetük tervezése 3 A. előadás: Szintbeli csomópontok kapacitása

Szintbeli jelzőtáblával szabályozott csomópontok méretezési kérdései A csomópontok az úthálózatok kritikus pontjai. Az önkormányzati utak csomópontjaival együtt a csomópontok együttes száma százezer fölött van. Ebből mintegy negyvenezer az országos közúthálózaton található. Az országos főutak egymással alkotott csomópontjai száma mintegy ötezer.

Szintbeli jelzőtáblával szabályozott csomópontok méretezési kérdései A csomópontok működésének alapproblémája a forgalomnagyságnak megfelelő teljesítőképesség. A nem a forgalomnak megfelelő tervezés vezet végső soron a legsúlyosabbhoz, a személyi sérüléses, halálos balesetek kialakulásához. Többéves forgalombiztonsági értékelés alapján megállapítható, hogy a balesetek több mint 30 %-a a csomópontokban fordult elő.

A jelzőtáblával szabályozott forgalmi csomópontok kapacitásának meghatározására szolgáló HCM módszer A következőkben ismertetésre kerülő kapacitásszámítási eljárás külterületen fekvő, "Elsőbbségadás kötelező" vagy "STOP" jelzőtáblával szabályozott forgalmú, szűk, hagyományos elrendezésű csomópontokra vonatkozik. A módszer feltételezi, hogy az áthaladási elsőbbséggel rendelkező útvonal (továbbiakban: főút) forgalmát az alárendelt útról (továbbiakban: mellékút) érkező járművek nem befolyásolják. A főútról balra kanyarodó járművek a főút szemben haladó forgalmának, a mellékútról a csomópontba belépő járművek valamennyi főúti járműnek elsőbbséget kell, hogy adjanak.

A HCM módszer leírása A járművek a határidőközöket a következő sorrendben vehetik igénybe: 1. Jobbra kanyarodás a mellékútról 2. Balra kanyarodás a főútról 3. Egyenesen továbbhaladás a mellékútról 4. Balra kanyarodás a mellékútról A kapacitásszámítás során az alábbi lépéseket kell elvégezni: 1. A vizsgált csomópont geometriai és forgalmi jellemzőinek meghatározása. 2. Minden egyes mellékirányú mozgás és a főútról balra kanyarodó mozgás esetén a konfliktusba kerülő forgalom előállítása. 3. A határidőköz nagyságának meghatározása a konfliktusba kerülő forgalomban, minden egyes alárendelt mozgás számára. 4. Az egyes határidőközökhöz tartozó kapacitás meghatározása. 5. A kapacitás módosítása az akadályoztatás, és a mellékirányból a különböző irányú mozgások egy azonos felálló sávról történő indulásának figyelembevétele esetén.

A HCM módszer leírása A számításhoz szükséges adatok: 1. A sávok száma és használata 2. A forgalmi sávok vezetése 3. Az esésviszonyok 4. Az ívek sugarai és a becsatlakozás (keresztezés) szöge 5. A látótávolság A sávok száma és használata igen fontos. Párhuzamos mozgások esetén ugyanazt a határidőközt egyidejűleg több mozgás számára lehet használni. A sávok szoros vezetésével a metszési pontok széthúzhatók.

A HCM módszer leírása A számítás alapja az egy óra alatt lebonyolódó forgalom. A jármű/h forgalom átszámítása E/h-ra az alábbi táblázat szerint történhet. Járműfajta Esésviszonyok -4% -2% 0% +2% +4% Motorkerékpár 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Személygépkocsi 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 Szóló tehergépkocsi és vontatott 1,0 1,2 1,5 2,0 3,0 lakókocsi Pótkocsis tehergépkocsi, nyerges 1,2 1,5 2,0 3,0 6,0 vontató Valamennyi jármű együtt;* 0,9 1,0 1,1 1,4 1,7 A geometriai kialakítás és a forgalomnagyság a főúton haladó járművek átlagsebességének felvételében is kifejezésre juttatható.

A konfliktusba kerülő forgalom definíciója A V ci [jármű/óra] a konfliktusba lépő forgalom definíciója a következő táblázatban látható. A módszer nem tesz különbséget a keresztezés és a becsatlakozás között. A határidőköz T c [s] az az átlagos időköz a főirányban, melyet a vezetők felhasználnak szándékolt mozgásuk végrehajtására. Nagysága függ: 1. A mozgás típusától; 2. A jelzőtábla fajtájától; 3. A főúton az átlagos sebességtől; 4. A főúton a forgalmi sávok számától; 5. A keresztezés geometriájától és a környezet adottságaitól.

A (V ci ) konfliktusba kerülő forgalom definíciója [Jármű/óra] Az alárendelt mozgás típusa V ci Forgalomlefolyás 1. Jobbra kanyarodás a mellékútról r + V 0,5 V xx x t 2. Balra kanyarodás a főútról V r xxx + V t 3. Egyenes áthaladás a mellékútról 0,5 V ra xxx;xx + V ta + V tb + V la + V rb + V lb x: csak a jobboldali sáv v forgalma. xx: : Ha a főúton f jobbra forduló sáv van értéke 0 xxx: : ha a jobbra forduló sugár r nagy vagy a mozgás táblával szabályozott, értéke 0 4. Balra kanyarodás a mellékútról 0,5 V ra xx + V ta + V la + V rb xxx + V tb + V lb + V 0 + V 0r

A határidőköz értéke "STOP" tábla esetén minden jármű álló helyzetből indul. Ezért ebben az esetben nagyobb a határidőköz, mint az "Elsőbbségadás kötelező" tábla esetén. Ha a főúton nagy a sebesség, nagyobb a határidőköz, mint kisebb sebesség esetén. Ha a főút négysávos, nagyobb a határidőköz, mint kétsávos főút esetén. A méretezési adottságok: jó időjárás, nappali megvilágítás, nincs baleset, megfelelő a burkolat. Ha a viszonyok ettől eltérőek, nő a határidőköz.

A határidőköz értéke Az alkalmazásra javasolt határidőköz az alábbi táblázatban látható. A járműmozgás és a forgalomszabályozás módja A mellékútról jobbra kanyarodás STOP Elsőbbségadás kötelező A főúton az átlagos sebesség 48,3 km/h 88,5 km/h (48 km/h) (88 km/h) A főút sávszáma A főút sávszáma 2 4 2 4 5,5 5,0 5,5 5,0 6,5 5,5 6,5 5,5 Főútról balra kanyarodás 5,0 5,0 5,5 6,0 Főút keresztezése STOP Elsőbbségadás kötelező Mellékútról balra kanyarodás STOP Elsőbbségadás kötelező 6,0 5,5 6,5 6,0 6,5 6,0 7,0 6,5 7,5 6,5 8,0 7,0 8,0 7,0 8,5 7,5

A határidőköz értéke A nagyobb népesség (250000 fő) esetén a módosító tényezőt az indokolja, hogy a nagyobb forgalomhoz szokott vezetők kisebb határidőközt is figyelembe vesznek (lásd az alábbi táblázatot). Feltétel Módosítás Mellékútról jobbra kanyarodás - sugár > 15,2 m (50 láb) - vagy a szög <60 o -0,5 Mellékútról jobbra kanyarodás -gyorsító sáv van -1,0 Minden mozgásra: Népesség > 250.000-0,5 Csökkentett látótávolság (i) +1,0-tól Megjegyzések: A határidőköz legfeljebb 1,0 s-mal csökkenhet. A határidőköz legnagyobb értéke 8,5 s. A 48,3 és 88,5 km/h (48 és 80 km/h) érték közé a főút átlagsebessége függvényében interpolálni kell. (1) Csak ott, ahol a látótávolság hiánya befolyásolja a mozgást.

A határidőköz értéke A valamennyi mozgásra vonatkozó potenciális (elméleti) kapacitás c pi [E/h] értéke a konfliktusba kerülő V c forgalom [Jármű/h] és a T c [s] határidőköz függvényében a következő ábráról olvasható le.

A potenciális kapacitás Megjegyzések az akadályozásra vonatkozóan: Az alsóbbrendű útról jobbra fordulók általában nem akadályoznak más mozgásokat, kivéve, ha vannak a keresztező alsóbbrendű útról balra fordulók, melyek ugyanabba a főirányú forgalmi áramlatba csatlakoznak be, mint az alsóbbrendű útról jobbra fordulók. A főútról balra fordulók akadályozzák a mellékút mindkét egyenes és balra forduló mozgását. A mellékút egyenes iránya akadályozza a mellékút szembe irányából balra kanyarodó mozgásokat. Az akadályozásokat a c p potenciális kapacitás csökkentésével javasolja az előírás figyelembe venni.

A határidőköz értéke Potenciális kapacitás az alárendelt forgalmi mozgás lehetséges legnagyobb értéke. Ez elérhető, ha a főút forgalma nem blokkolja a mellékutat, minden mellékirányú mozgás külön sávon bonyolódik le, más mozgás nem akadályozza a vizsgált mozgást. Az akadályozást előidéző minden egyes mozgás P j akadályozási tényezőjével kell szorozni a c pi értéket. Az így korrigált érték a c mi mozgási kapacitás. A leírtak csak akkor érvényesek, ha a vizsgált mozgásra külön sáv áll rendelkezésre. Az akadályozás figyelembevétele a következő ábrán látható módon történik.

Az akadályozási tényezők használata

Osztott sávok kapacitása Az eddigiek érvényességének feltétele az, hogy minden alárendelt mozgásra külön sáv álljon rendelkezésre. Ellenkező esetben osztott sávokról beszélünk. Az osztott forgalmú sávok, melyek c sh kapacitása az alábbiak szerint számítható: c sh = (v l + v t + v r ) / ((v l /c ml ) +(v t / c mt ) +(v r /c mr )) ahol (minden mennyiség E/h-ban): c sh v l v t v r c ml c mt c mr az osztott forgalmú sáv kapacitása; a balra kanyarodó forgalom az osztott forgalmú sávról; az egyenesen továbbhaladó forgalom az osztott forgalmú sávról; a jobbra kanyarodó forgalom az osztott forgalmú sávról; a balra kanyarodás mozgási kapacitása az osztott forgalmú sávon; az egyenes továbbhaladás mozgási kapacitása az osztott sávon; a jobbra kanyarodás mozgási kapacitása az osztott forgalmi sávon.

Osztott sávok kapacitása Amennyiben az osztott forgalmú sávon csak kétirányú mozgás van, úgy az előbbi összefüggésben a harmadik mozgási irányra vonatkozó adatokat törölni kell. A P akadályozási tényező értéke a következő ábrán látható. A P érték a potenciális kapacitás kihasználásának %-ában van megadva. A kapacitáskihasználás (v i /c p )*100 módon számítható, ahol c p a potenciális kapacitás, v i a lebonyolódni kívánó forgalom.

Az akadályozó tényezők számítása

A szolgáltatási szint kritériuma A szolgáltatási szintre vonatkozó általános feltételt a következő táblázat tartalmazza. A szolgáltatási szint az egyes alárendelt mozgások c R kapacitástartalékától függ: c R = c SH v; ahol: c R a kapacitástartalék (vagy ki nem használt kapacitás) E/h-ban; c SH az osztott forgalmú sáv mozgási kapacitása E/h-ban; v a sávot használó összforgalom E/h-ban.

A szolgáltatási szintre vonatkozó feltétel Kapacitástartalék > 400 300-399 200-299 100-199 0-99 * Szolgáltatási szint A B C D E E Várható késleltetés az alárendelt irányban kicsi vagy nincs rövid átlagos hosszú igen hosszú * * Ha a forgalmi igény felülmúlja a kapacitást, rendkívül hosszú lesz a várakozási idő és igen hosszú sor keletkezik, ami más irányú forgalmi mozgásokat akadályozhat.

Mintapélda

A csomóponti szimulációs módszer alkalmazása A csomóponti forgalomszimuláció az alábbi típusú csomópontokon lebonyolódó mozgások elemzésére ad lehetőséget: becsatlakozás, keresztezés, széthúzott keresztezés, körforgalmú csomópont. A csomópontokon a főirányban (illetve körforgalomban az egyik irányban) két- és négysávos keresztmetszet vizsgálható. A csomóponti geometria adatai általában: a felálló sávok hossza és típusa, a szegélylekerekítés sugara, a szabályozás módja (elsőbbségadás kötelező, STOP), bekapcsolódást segítő sáv a főirány mellett, a széthúzás mérete, kisegítő sáv léte vagy hiánya (széthúzott csomópont), a kétsávos körpálya sugara, a körpályához csatlakozó sávok száma.

A csomóponti szimulációs módszer alkalmazása Forgalmi adatok általában: a forgalom megoszlása az egyenes és kanyarodó mozgások között, a forgalom összetétele (személygépkocsi %, könnyű és nehéz tehergépkocsi %), az oszlopban mozgó járművek %-a, az oszlopok hossza, az oszlopokban levő első jármű típusának %-os előfordulása, a mellékirányból a csomóponthoz közelítő járművek átlagos sebessége, az átlagsebesség a főirányban. A határidőköz nagysága mozgástípusonként adott értékkel vagy a sebesség függvényében változóként adható meg. A szimulációs vizsgálatra készült program PC-n windows-os környezetben futtatható. A futtatás eredménye folyamatos szimuláció, amely a ténylegesnél lényegesen gyorsabb időkoordinátában zajlik és tetszőleges időpillanatban megállítható.

A csomóponti szimulációs módszer alkalmazása A szimuláció során, valamint a megállításkor közölt adatok: a forgalmi sáv megnevezése, a szükséges felállások maximális hossza, a sávonként be- és kilépő forgalom nagysága, az átlagos, a minimális és maximális várakozási idő, az egyes csomóponti mozgások átlagos sebessége sávonként, az egyes mozgások, un. benntartózkodási idejének minimális, maximális és átlagos értéke, (ezen a teljes szimulációs szakaszon - rendszerint 500-500 m egyenes és a csomópont területe - eltöltött idő értendő).

Vége az előadásnak