hozzásegít a forgalo nagyságának, a zajnak és a levegőszennyezésnek a csökkentéséhez. Célszerű a axiális környezeti hasznot elérni a forgalocsillapítás segítségével, viszont több cél is egjelölhető. A forgalo csökkentése történhet az elsősorban az élethez elengedhetetlenül szükséges levegő tisztaság és alacsony zajszint elérése érdekében, vagy a forgalo elterelése, a balesetek száának csökkentése iatt. zükséges egfontolni elyik célkitűzés a jelentősebb, fontosabb és ezek figyelebe vételével elkészíteni a terveket. Gazdasági előnyök A forgalocsillapítás szászerűsíthető és ne szászerűsíthető előnyöket eredényez, elyek a következők: növekednek az épületek árai, kereskedeli előny jelentkezik a helyi üzletekben, ha a rövid utak vonzóbbá válnak, alacsonyabb egészségügyi kiadást eredényez a balesetek csökkenése, a légszennyezés csökkentésének köszönhetően alacsonyabbak a járulékos költségek, a város, a városközpont és a kereskedele vonzóbbá válik ott, ahol az eberek elkülönültsége csökken és a városi környezet fejlődik, a közösségi szelle növekedéséből és a környezettől való szeparáció csökkenéséből potenciális haszon következik (pl. bűncselekények száának csökkenése, a helyi üzletek gyakoribb használata) 4... Mozgási folyaatok leírása az út-járűrendszer kapcsolat alapján, áralati állapotok Az egyes közlekedő eleek száos sztochasztikus jel hordozói. Ezek a közúti forgaloban érhetők, vagy egkérdezés útján állapíthatók eg. A legfontosabbak a következők: sebesség, követési távolság, követési időköz, gyorsulás, járűfajta, járű típus, járű töeg, találkozások, előzések, vonalvezetés, balesetek, utazási ok, utazás kiindulása és célja, útirány. A forgali áralat alapvető jellező ennyiségének tekintendő az áralatnagyság, az áralatsűrűség és az áralási sebesség. Az áralatnagyság: az időegység alatt egy keresztetszeten áthaladó járűvek száa. Jele: N, n. Mértékegysége: járű/óra, járű/nap, járű/időegység. Az áralat járűfajták szerinti inhoogenitása ind a sebesség, ind a gyorsító-lassító képesség, ind a éretek, a befogadóképesség szepontjából jelentős. Ezért általában a teljesítény vezértípussal való érési ódját alkalazzák. Vezértípus a közúti közlekedésben a szeélygépkocsi egység [E]. A szeélygépkocsi egyenérték az a szá, aely egondja, hogy valaely járű vagy járű típus átbocsátóképesség szepontjából hány 130
szeélygépkocsinak felel eg. Forgalotechnikai száításokban az alábbi táblázat tartalazza azokat a száokat, aelyekkel az azonos fajtájú járűvek darabszáát egszorozva a forgalonagyság egységjárűben kifejezve adható eg (3. táblázat): A járűosztály egnevezése Külterület Belterület zeélygépkocsi és kis-tehergépkocsi 1,0 1,0 Autóbusz (szóló),5 1,8 Autóbusz (csuklós),5,5 Közepesen nehéz kéttengelyes tehergépkocsi,5 1,4 Nehéz tehergépkocsi,5 1,8 Pótkocsis tehergépkocsi,5,5 Nyerges szerelvény,5,5 peciális nehéz járű,5,5 Motorkerékpár + segédotoros kerékpár 0,8 0,7 Kerékpár 0,3 0,3 Lassú járű,5,5 3. táblázat Egységjárű szorzók (Forrás: ÚT -109 űszaki előírás) Az áralatsűrűség: az útszakaszon adott időpontban levő járűvek száa és az ugyanezen szakaszon levő nyook összhosszának hányadosa. Jele:, s, értékegysége: járű/k, járű/hosszegység. Az áralatsűrűség az áralatnagyságnál jobban jellezi az áralási viszonyokat, különösen oszlopban való haladás esetén. A közlekedés eghatározó jellezője a sebesség, aely ind a teljesíténynek, ind a inőségnek fontos alakító tényezője. Ezért a sebességet a közlekedési folyaat jellezésekor jelentős tényezőként szükséges figyelebe venni. A közlekedéssel szeben táasztott követelény és a folyaat sok tényezőtől függő volta egyaránt odavezet, hogy többféle sebességfogalat kell használni. Üzetani szepontból elsősorban egyedi és áralási sebességet különböztethető eg. Mindkét fajta sebesség vonatkozhat valaely időpontra vagy eghatározott időtartara. Térbelileg, pedig indkét sebességfogalo vonatkoztatható bizonyos keresztetszetre (pályapontra) vagy útszakaszra (rész vagy egész hálózatra). Jele: V, v, értékegysége a közlekedésben: k/ó, hosszegység/időegység. Az egyedi sebesség konkrét időpontra és pályakeresztetszetre vonatkozó értéke a dl v = dt képlettel határozható eg, ahol a jobb oldalon az út idő függvényének az idő szerint vett differenciálhányadosa áll. 131
Valaely pályakeresztetszeten bizonyos idő alatt, avagy valaely pályaszakaszon adott pillanatban haladó különböző járűvek sebessége lehet eltérő és lehet többé-kevésbé egyfora is. Az áralás sebességét a vizsgált egységek sebességeinek átlagaként száítják. A vizsgált közlekedő kollektíva jellező ennyiségeinek felvételére a következő alapvető lehetőségek állnak rendelkezésre: Időbeli (helyhez kötött) A jelek felvétele eghatározott keresztetszetben történik egy előre eghatározott hosszabb időszak alatt. Térbeli (pillanatnyi) A jelek felvétele eghatározott időpontban történik egy előre eghatározott hosszabb útszakaszon. Térbeli-időbeli A jelek felvétele egy előre eghatározott hosszabb útszakaszon és hosszabb időszak alatt történik. A közúti forgali folyaat jellező inforációk felvételi és érési ódszerét a tér-idő koordinátarendszerben lehet szeléltetni. Az alkalazott felvételi ódszernek egfelelően egkaphatók a forgali folya időbeli, térbeli és térbeli-időbeli jellezői: Időbeli szeléleti rendszer alapján: forgalonagyság keresztetszeti sebességeloszlás keresztetszeti követési időköz eloszlás keresztetszeti gyorsuláseloszlás keresztetszeti járű összetétel keresztetszeti járű töeg eloszlás keresztetszeti járű egoszlás nyoonként; Térbeli szeléleti rendszer alapján: forgalosűrűség pillanatnyi sebességeloszlás pillanatnyi követési távolság eloszlás pillanatnyi gyorsuláseloszlás pillanatnyi járű összetétel pillanatnyi járű töeg eloszlás pillanatnyi keresztetszeti járű egoszlás; Térbeli-időbeli szeléleti rendszer alapján: a/ forgali teljesítény 13
térbeli-időbeli forgali sűrűség térbeli-időbeli forgalonagyság térbeli-időbeli forgali sebesség térbeli-időbeli forgali követési távolság térbeli-időbeli forgali követési időköz térbeli-időbeli forgali gyorsulás térbeli-időbeli járűösszetétel b/ sebesség alakulás követési távolság alakulása követési időközök alakulása gyorsulás alakulása vonalvezetés alakulása c/ találkozási folyaatok előzési folyaatok d/ utazási ok az utazás forrása és célja a közlekedési igény alakulása közlekedési igény eszközök közti egoszlása d/ forgalo útvonala a forgalo biztonsága. A helyi isertetőjeleket eghatározott időre (pl. 0, 40, 1 óra stb.) a pillanatnyi isertetőjeleket a vizsgált útszakasz hosszára (pl. 50, 1 k stb.) vonatkoztatva statisztikai ódszerekkel értékelik, középértéket, szórást, ferdeséget száítanak, valaint eloszlásvizsgálatot végeznek. A térbeli-időbeli isertetőjelek a forgali folya viselkedését indkét dienzióban átfogóan leírják, a statisztikus átlagok a tér-időnek egfelelően képezhetők. Ne egengedett a térbeli adatok átszáítása időbelivé, illetve az időbeli adatok átszáítása térbeli adatokká. A térbeli-időbeli isertetőjelek kizárólag térbeli-időbeli felvétel alapján határozhatók eg, s egengedett valaennyi isertetőjel száítása a térbeli-időbeli felvétel útján nyert adatokból. Alaptételként rögzíthető, hogy csupán a térbeli-időbeli szeléleti rendszer teszi lehetővé a koplex közúti forgali áralat leírását. A ozgási folyaat térbeli-időbeli eltérése alapján éppoly kevéssé lehet a helyi jellezőket a pillanatnyi jellezőkkel összevonni, int fordítva. A közúti forgalo lefolyásában igen nagy szerepe van a véletlennek. Ez ne azt jelenti, hogy a forgalo lefolyását objektív törvényszerűségek ne befolyásolják és az teljesen ok nélkül alakul, hane éppen a nagyon sok és változatos befolyásoló tényező hatására forálódik a forgali folya ilyen ódon. Nagyon 133
sok esetben akkor jelentkezik akadályozás, ha a közúti forgalo véletlenszerűsége egszűnik. Ha a forgali áralat, aely jellezőin keresztül vizsgálható, véletlen töegjelenség, akkor annak jellezői is igen erősen véletlenszerűek. Ezért nyilvánvaló, hogy az áralati viszonyokat átlagos értékek egyagukban ne jelleezhetik. Meg kell adni a forgali áralatot jellező ennyiségek statisztikai értékeit és eloszlási függvényét is. Az áralatnagyság igen szoros összefüggésben van a járűvek ozgását jellező követési időközzel. Értéke függ az áralási viszonyoktól, a gépjárűvezetőktől, az út űszaki jellezőitől, a gépjárű szerkezeti, dinaikai adottságaitól és az időjárástól. A követési időköz, int valószínűségi változó zavartalan áralatok esetén a járűérkezést leíró Poisson-féle eloszlásból vezethető le. A véletlenszerűség azt jelenti, hogy inden eseény (egy járű érkezési időpontja egy adott keresztetszetben) teljesen független bárely ás eseénytől és az egyfora időközök egyfora száú eseényt tartalaznak azonos valószínűséggel. A Poisson eloszlás egfelelő függvénye: k P(k) = e k! valaely rövid időköz alatti járűérkezés (k = 0, 1,,...) valószínűsége. Ha p annak valószínűsége, hogy egy járű valaely rövid t időköz alatt áthalad a keresztetszeten, N pedig az egész vizsgált T időköz alatt áthaladó járűvek száa, a t időköz alatt belépő járűvek átlagos száa, akkor = N t T p = = N Annak valószínűsége, hogy egy keresztetszetben, egy t szekundual egyenlő vagy nagyobb időköz fellép, egegyezik annak valószínűségével, hogy egy t sec időtartaú intervalluban ne érkezik járű. Így a P( P(k) k! t T k = e képletből 0! 0 N t T + t) = P(k = 0) = e = e = e, vagyis negatív exponenciális eloszlású a követési időköz. 134
Ha a forgali áralatban zavar lép fel, akkor a követési időközök ár ne a Poisson eloszlást követik. Az áralatsűrűség a követési távolsággal ad egyértelű összefüggést. A követési távolság, int valószínűségi változó eloszlását is Poisson eloszlásnak tekintik. Kérdés, eddig csökkenhet a követési távolság, eddig zárkózhatnak fel egyás után a járűvek. Mekkora az adott haladási, áralási sebességhez tartozó iniális követési távolság. E probléa a egállási távolság fogala körül forog. A egállási (teljes fékút) távolságot legáltalánosabban a következő képlettel adják eg: Az egyes paraéterek jellezői: l 0 v + t' v + c e% µ ± 100 l F = l 0, a biztonsági távolság (pl. közúti gépjárűvek esetén 0,5 éterben veszik fel) és a járűhossz (szeélygépkocsinál 6, tehergépkocsinál 9-14 ) összege; t a cselekvési, készenléti idő, aelyet közúton a Wehner által kapott viszonylag kicsiny, 0,5 1,5 sec átlagaként 1 sec-ban szokás elfogadni azzal, hogy a közlekedésben a váratlan eseények iatt állandóan felkészültnek kell lenni. A ai pálya, forgali és sebességi viszonyok közt ezen értéket előbb-utóbb differenciálni kell: a reakció idő, ha egy ingerre egy válasz szükséges: két válasz esetén: háro válasz esetén: 0,18 0,5 sec, 0,40 0,45 sec, 1,00 1,0 sec. A cselekvési időhöz tartozó távolság a következő részekből tevődik össze: a fékezést igénylő akadály, veszély felfogási idejéhez, a veszély felfogásától a cselekvés kezdetéig tartó tulajdonképpeni reflex, reakció időhöz, a sebességváltáshoz, az energia adagolás egszüntetési idejéhez, a fék-kezelés kezdetétől a fék űködésének egkezdéséig eltelő időhöz tartozó út. A leírásból kivehetően az első háro ele a vezetőtől, az ebertől, a negyedik a járűtől, a technikától (fékrendszer és állapota, pálya, gui stb.); az egyes értékek alakulása azonban száos környezeti tényezőtől (pálya, táj, időjárás stb.) is függ. 135
v a sebesség csökkentés okának jelentkezése pillanatában eglevő járűsebesség. A tulajdonképpeni fékút (l f ) a képlet haradik tagja, aelyen a járű sebessége folyaatosan csökken. c külön eghatározandó együttható, aelynek az eelkedő, a gördülő és a légellenállás elhanyagolásával száítható közelítő értéke: 1/ g, ahol g a nehézségi gyorsulás. e a pálya eelkedését, illetve lejtését fejezi ki. µ a pálya és a járű közti tapadási együttható, aely ugyancsak száos tényező függvénye. A tapadási tényező annak a axiális vonó-, vagy fékezőerőnek és a kerékterhelésnek a hányadosa, aely értékeknél a gördülés éppen tiszta csúszásba egy át (33. táblázat). Útfelület Tapadási tényező (N/N) záraz Nedves Érdesített aszfalt-beton 0,95 0,9 Beton 0,5 0,8 0,35 0,45 Aszfalt 0,5 0,8 0,35 0,45 zennyezett aszfalt - 0, 0,3 Hook 0,5 0,8 0,5 0,65 Kötött talaj 0,4 0,6 - Letaposott hó - 0,15 0,5 ia jég 0,1 0,15-33. táblázat A tapadási tényező átlagos értékei A vázolt eggondolások alapján adódó teljes fékút (egállási, féktávolsági) azonos fajta, sőt ugyanazon járű esetében is száottevően eltérhet. Értékét a pálya, a sebesség (ez inden egyéb tényező változatlansága ellett is a súrlódási tényező függvénye) és az időjárási viszonyok ellett, a gépjárű guiabroncsának és fékberendezésének állapota, főleg pedig a vezető egyénisége és pillanatnyi állapota is nagyértékben eghatározza. Különböző járűveken ég nagyobbak lehetnek az eltérések. Feltéve, hogy adott esetben a l f értékek két egyást követő járűre isertek, a felzárkózás, a követési távolság iniua tekintetében két szélsőséges álláspont lehetséges. A követő járűvek az előttük haladó járűvet a egállási távolságnak egfelelő követési távig közelíthetik eg. Ezt az elvet fogadják el a is a kötöttpályás vasúti közlekedésben. Nyilvánvaló, hogy a vázolt elv a közúti gépjárű közlekedésben túlságosan ritka áralatokat okozna, ai a teljesítényt nagyban csökkentené. Ezen elv alkalazására azonban általában nincs is szükség. 136
A következő közúti járű ne akkor kezd fékezni, aikor az előtte haladó ár egállt, hane, ha az előző járű fékezésének okát a követő is észleli, ugyanakkor kezd fékezni, aikor az elől haladó járű; vagy ennél csupán valaivel (a reakció idővel) később, aikor az elől haladó járűről (főleg, ha erre alkalas jelzőberendezéssel is el van látva) leolvasható, hogy fékezni kezdett. Ha ilyen körülények között a felzárkózott járűoszlop inden járűve az előtte haladóhoz való hozzáütközés nélkül tud egállni, illetve lassítani, vagyis a helyzethez alkalazkodni, a rendszer (oszlop) állapotát stabilnak nevezik. A vázolt gondolatenet alapján a közúti közlekedésben az átlagos követési távolságot a hirtelen (vész) és norális fékezés közti fékút különbségeként (biztonsági okokból feltételezve, hogy az elől haladó járű jobb fékezési lehetőségű) veszik száításba. Legáltalánosabb esetben tehát: in c + v c1 v e% µ ± 100 1 l k = l 0 + t v, ahol l k a követési távolság, v és v 1 a követő, illetve elől haladó járű sebessége, c és c 1 a hozzájuk tartozó, az előbbiekben értelezett együtthatók. Ne helyes azonban a követési távolságnak csupán a fékút különbségek alapján való egállapítása se. A nagy szóródás arra figyeleztet, hogy a követési távolság ezen az alapon való egállapításakor óvatosnak kell lenni. A egfigyelések szerint ég a legkisebb értékek alá is gyakran leennek a járűvezetők. Figyelebe kell venni azt is, hogy az elől haladó járű necsak fékhatásra, hane pl. ütközés következtében is egállhat. Ekkor, ha túlságosan rövid a követési távolság (a járűoszlop, int rendszer labilis állapotban van) a járűvek egyásra torlódhatnak, sorban egyáshoz ütközhetnek. A egfigyelések szerint a járűveknek integy egyharada ilyen esetekben ne tudná elkerülni a balesetet. Ilyen egfontolások alapján a KREZ azt írja elő, hogy: 7. (1) Járűvel ásik járűvet csak olyan távolságban szabad követni, aely elegendő ahhoz, hogy az elől haladó járű ögött ennek hirtelen fékezése esetében is eg lehessen állni. Ez a szabály tehát a követési távolság optiális nagyságának egállapítását adott esetben a járűvezetőre bízza. A forgali áralat jellezői közül a sebesség, int valószínűségi változó a norális eloszlást követi. 1 v V σ 1 f (v) = e, σ π ahol V az átlagos áralási sebesség, 137
σ a sebességek szórása, f(v) a v sebességhez tartozó valószínűségsűrűség. A enetviselkedés a közlekedési folya alapelee, int szabályozókör fogandó fel. A szabályozó a közlekedő ele, a szabályozási ennyiség a térbeliidőbeli forgali sebesség. Egy ás járű haladása által ne befolyásolt közlekedő ele sebességét a pályafeltételeknek az időbeli, térbeli és egyéni adottságoknak egfelelően választja eg. A közlekedő ele (a járűvezető és a járű együttese) ideális esetben egkísérli a szabályozási ennyiséget (forgali sebesség) konstans értéken tartani, ez esetben egy tartós stabil rendszerrel van dolgunk. A szabályozó tökéletlensége következtében a sebesség ne konstans, hane többé-kevésbé a kívánt érték körül ingadozik. Így indenkor száolni kell egy gyorsulási folyaattal. Ha egy csoport egyást kölcsönösen befolyásoló forgali résztvevő enetviselkedése a vizsgálat tárgya, akkor döntő paraétereknek a forgalosűrűséget és a sebességet kell tekinteni. A járűvezetők egkísérlik járűvük sebességét az előttük haladó járű sebességéhez igazítani. Ez rendszerint csak bizonyos értékig sikerül. A sebesség folyaatos szabályozása a csoport inden járűvére vonatkoztatva egy saját gyorsulást jelent, aely azonban szuperponálódik az elől haladó járűvek által közvetített gyorsulással. A rendszer addig stabil, aeddig a járűről járűre átvitt gyorsulás csökken. Ellenkező esetben instabillá válik. Ez utóbbi állapot indenekelőtt nagy közlekedési sűrűségeknél lép fel. Az egyéni szabályozók tökéletlensége okozza, hogy a szabályozási ennyiséget (sebesség) csak egy eghatározott időre vonatkozóan tartják be. A vezérlési ennyiség szerepét a térbeli-időbeli forgalosűrűség állandóan ingadozik, ég az esetben is, ha a külső befolyásoló körülények állandósulnak. A szabályozási ennyiség értékének változása során változik a vezérlési ennyiség, aely visszahat a szabályozási ennyiség értékére. A sűrűség növekedés sebesség csökkenéssel, a sűrűség csökkenés, pedig sebesség növekedéssel jár. Tehát fokozatos szabályozású rendszerről van szó. Korábban feltételezték a követési időköz sebesség szoros korrelációját, aelynek létezésénél a tér és időbeli integráció egy forgalonagyság sebesség szabályozókört ad. Ezzel szeben a térbeli-időbeli érések igazolták, hogy ne a forgalonagyság, hane kizárólag a forgalosűrűség képes a vezérlési ennyiség szerepének betöltésére. Elisert tény, hogy a járűvezető szabályozóként csupán a sebességet és a követési távolságot (azaz a forgalosűrűséget) képes egítélni, viszont a követési időközt (azaz a forgalonagyságot) ne. Csökkenő sebesség ellett a járűvezetők csökkentik követési távolságukat, ekkor a követési időköz is csökken, de egy iniális érték elérése után eelkedni kezd a végtelen felé konvergálva. Növekvő sűrűség esetén onoton csökkenő tendenciát felutató sebességnél a forgalonagyság előbb eelkedő, ajd zérus felé csökkenő tendenciát utat. 138
Összefoglalva tehát a szabályozórendszerből a forgali áralat jellezője határozható eg: elei összefüggés áll fenn a térbeli-időbeli forgalosűrűség (s) és az áralási sebesség (v) között, a térbeli-időbeli forgalosűrűség jelentkezik vezérlési jellezőként. A térbeli-időbeli isertetőjelek beutatnak inden a folyaban bekövetkező változást az adott tér-idő intervallura nézve. A tér fogala a forgali folya iránykötött értelében a hosszúság dienzióval azonosítható, a tér ásodik, illetőleg haradik dienziója a vonalvezetésen keresztül, int külső befolyásoló tényező jelentkezik. A szabályozó rendszer vizsgálata korlátozódhat az egyást kölcsönösen befolyásoló forgali eleek vizsgálatára. Ez esetben inden olyan követési távolság, aely az elől haladó járű hatását a követő járűre vonatkozóan kizárja, egszakítja a szabályozást, és ez által lehatárolja a vizsgált csoportot. Ilyenkor ikroszkopikus szeléletódról van szó, aikoris inden kétséget kizáróan fennáll a térbeli-időbeli forgalosebesség forgalosűrűség összefüggés. Ha a vizsgálat kiterjed a forgali folya valaennyi eleére egy a forgali szituációtól függetlenül rögzített térintervalluon belül egy adott időtartara vonatkoztatva, úgy akroszkopikus szeléletű elezés történik. Ilyenkor az egyást kölcsönösen befolyásoló járűvek ellett a vizsgálati tartoányba tartoznak a nagy követési távolságú agányos járűvek is. Epirikus úton bizonyított, hogy ez esetben a térbeli-időbeli forgalosűrűség változása határozza eg a sebesség változását. Mind a ikroszkopikus, ind a akroszkopikus térbeli-időbeli sűrűségértékek a doináns jellegűek, aelyek függvényeként tekintendők a sebességi, terhelési és teljesítényi értékek. Így azon isertetőjelek, aelyek közvetlenül a sebességtől, terheléstől és a teljesíténytől függenek, közvetve a térbeli-időbeli sűrűség függvényeként foghatók fel. Ez az előnyös helyzet predesztinálja a térbeli-időbeli forgalosűrűséget a forgali folya különböző belső inőségi állapotának osztályozására. Négy áralati állapotot különböztethető eg az egyes sűrűségi határokon belül: ikroszkopikus szeléletódnál alacsony sűrűségű közepes sűrűségű nagy sűrűségű csoportok, igen nagy sűrűségű 139
akroszkopikus szeléletódnál szabad forgalú részben kötött forgalú kötött forgalú folya. telített forgalú Az epíria lehetővé teszi az egyes osztályhatárok szászerű egadását. Mindkét szeléletódú vizsgálatnál egfigyelhető a közlekedő eleek csoportképzési tendenciája. A csoportképződés eghatározott törvényszerűség szerint egy végbe, pl. a csoportnagyság a forgalosűrűséggel nő. A jelenség ateatikai leírásánál azon elképzelésből kellene kiindulni, hogy a járűveket a növekvő utolérési lehetőség várakozó sorok forájában csoportos haladásra kényszeríti. Azonban a csoportképzési tendencia önagában a növekvő utolérési lehetőséggel ég ne agyarázható eg. Megfigyelhető alacsony forgalosűrűségnél is a jelenség. A kollektív enettulajdonságokkal agyarázható elsősorban a csoportképződés, aely leondás egy egfelelő sebességű csoport belsejében. Ez a pszichológiailag egalapozott agatartásód érésekkel szignifikáns ódon bizonyított. Ne kötött forgalo esetén a kis csoportok jelentkezése a jellező, a csoportok átlagos járűszáa növekvő sűrűség ellett növekszik a nagyobb sebességű csoportok időleges akadályoztatásával párhuzaosan. A részben kötött forgaloban való átenet további sűrűség növekedéssel jár, a kényszerítettek részaránya növekszik. A ne kötött és a részben kötött forgaloban levő csoportok nagy része stacioner állapotra törekszik (a sűrűség sebesség szabályozókör kialakulása után). A stacionaritás fizikából kölcsönzött eghatározása: elei vagy összekapcsolt képződények egyáshoz való relatív viszonya véges időtartaot tekintve ne változik. Noha a szabályozó ár elített tökéletlensége iatt a követési távolságok és a sebességek tökéletes változatlansága a csoportok belsejében ne áll fenn, lényegében stacioner áraló csoportokról lehet beszélni indazon esetben, aikor epirikusan eghatározott tisztán szabályozásfüggő sebességtűrés túllépése ne következik be. tacioner ozgási állapotnál a ozgó rendszer részecskéinek sebessége az időtől független, s csupán a hely koordinátától függ; változatlan pálya és forgali feltételek esetén, pedig ez utóbbitól is független. Ilyen tulajdonságú csoportok esetében egjelenik egy eghatározott elei összefüggés a térbeli-időbeli sűrűség és a térbeli-időbeli sebesség között, aely összefüggést a járűvezetők visszaható viselkedése közvetlenül a környezeti feltételekre építi ki. A leírt jelenség annak feltételezésére adhat alkalat, hogy a csoportok állandó növekedése növekvő sűrűség ellett egy a kötött forgalo és a telítődés tartoányára eső egyetlen stacioner áraló oszlop képzésébe torkollik. Ez az elképzelés egy később isertetendő odell kialakulásához vezetett. A ikroszkopikus vizsgálatok derítették ki, hogy a közepes sűrűségű csoportok 140
igen gyorsan képesek a forgalotól függő (előzések, ellenirányú forgalo) sebesség és sűrűség változások leépítésére, iközben a nagy és igen nagy sűrűségű csoportban a kicsiny ingadozások is jelentősen erősödnek a szabályozó rendszer instabilitása iatt. Instabil csoportok előfordulnak időlegesen ár a részben kötött forgali tartoányban is, azonban az instabilitás az erősen nagy kiterjedésű sűrűség sebesség ingadozások a kötött forgaloban tipikus. Többnyire feliserhető zavaró ok nélkül létrejövő állapot a torlasz a seiből. Telített forgali állapotnál az instabilitás a járűvek tartós enet--állás állapotához vezet. Összefoglalva egállapítható, hogy a ikroszkopikus szeléletű csoportegfigyelések a különböző külső befolyásoló tényezők hatását a járűvezetők pszichológiai viselkedésével összefüggésben tisztázzák. A vizsgálati eredények közvetlenül gyakorlatban alkalazhatók a forgali folya biztonságára aktív befolyást gyakorló intézkedéseken keresztül. Az alkalazásra kerülő irányítás a ikroszkopikus szeléletű törvényszerűségek iseretén nyugszik. Igaz az is, hogy a forgali folya akroszkopikus szeléletű törvényei csak akkor tekinthetők reálisnak, ha a ikroszkopikus szeléletű törvényeken alapulnak. A stacioner áraló csoportok ikroszkopikus forgali viselkedése szoros analógiát utat a akroszkopikus forgali viselkedéssel, noha a stacioner állapot csupán alkalanként, relatíve rövid időtartaokban és távolságokon lép fel. Mégis az egész forgali áralatra vonatkozó alapszabályok olvashatók ki belőle, s ezen állapot vizsgálata jelenti a kiinduló pontot a ne stacioner, instabil csoportok elezéséhez. A akroszkopikus szeléleten nyugvó törvényszerűségek a ikroszkopikusban gyökereznek, de a forgali folya időben erősen változó terészete iatt, a nagyobb tér és idő intervallu iatt az eredények ne használhatók fel közvetlenül. A akroszkopikus szeléletű vizsgálatok képezik az alapot az utak tervezéséhez és éretezéséhez szükséges értékek eghatározásához. A ikroszkopikus és a akroszkopikus ozgási folyaat alaptörvényei a közúti forgaloban a forgali áralat jellegének egfelelően háro térbeli-időbeli változóval (sűrűség, sebesség, terhelés) írhatók le. Ezek ábrázolása a tér-idő koordináta rendszer zárt felületén történik, a forgali folya egy tér-idő részének egfelelően. A sűrűség hosszegységre eső járű ennyiség, int térbeli-időbeli isertetőjel az időn keresztül kerül a térbeli-időbeli rendszerben ábrázolásra. A differenciálisan kis időközökhöz rendelt térbeli (pillanatnyi) sűrűséget időre vonatkoztatva átlagoljuk, így ez a térbeli viszonyok időbeli változását tükrözi. A sebesség az időegység alatt egtett úthossz térbeli-időbeli átlagértékének képzésére a tér-idő síkon háro lehetőség kínálkozik átlagsebességek átlagolása, 141
helyi sebességátlagok téren át történő átlagolása, pillanatnyi sebességátlagok időn át történő átlagolása. Az isertetett szabályozó rendszernek a haradik sebességátlag felel eg. Ez a térbeli-időbeli sebességérték direkt összefüggésben áll a vezérlési ennyiségként jelentkező térbeli-időbeli sűrűségértékkel. A forgalonagyság (terhelés) az időegység alatt a keresztetszeten áthaladó járűennyiség helyi isertetőjel, s a tér-idő rendszerbe a téren (hosszúságon) keresztül vonható be. E célból a helyi terhelés értéke, int az időbeli forgali helyzet, tér szerint kerül átlagolásra. Így egy olyan térbeli-időbeli isertetőjel lesz az eredény, aelyben az időbeli viszonyok térbeli változása tükröződik. Összefoglalva az ily ódon eghatározott térbeli-időbeli isertető jeleket: forgalosűrűség: idő szerint átlagolt pillanatnyi sűrűség, forgalosebesség: idő szerint átlagolt pillanatnyi sebességátlag, forgalonagyság: tér szerint átlagolt helyi terhelés. A helyesen használt értékekre ateatikailag egzakt és epirikus úton egyaránt igazolható ódon érvényes a kontinuitási törvény, tetszés szerinti véges nagy (akroszkopikus szelélet) vagy kicsiny (ikroszkopikus szelélet) zárt tér-idő részre. Tekintsünk egy h hosszúságú körpályát, aelyen k db járű halad azonos irányba különböző, de állandó sebességgel. Minden kívánt előzés egvalósul. A forgalo stacioner és hoogén, tehát a statisztikai paraéterek ind az időtől, ind az úttól függetlenek. Felírható a forgalosűrűség: s = k h járű k Bárely időpontban a vizsgált pályán a járűvek sebességeloszlása állandó g(v) eloszlásfüggvénnyel leírható. Egy v sebességű járűnek a h hosszúságú pálya egyszeri befutásához h t = [ óra] v időre van szüksége. Ezen idő alatt inden azonos v sebességű járűvet éppen egyszer figyelnek eg, ez k g(v)dv járűvet jelent. Időegységenként egfigyelhető tehát: dn ( v) ( v) k g dv v = = k g( v) dv = v s g( v) dv = v ds( v) járű. t h 14
Ebből következik n-re n = s v g(v)dv = s E(v) ahol E(v) a v valószínűségi változó várható értéke. 0 járű/időegység, A felsorolt háro ennyiség közül eléleti axiua csak s-nek van. A forgalosűrűség ne lehet nagyobb, int a vizsgált pályahossz és a járűhossz hányadosa. Ilyenkor a járűvek egyást érintő lökhárítókkal helyezkednek el egyás ögött. Az n és v esetében eléleti axiuot ne tételeznek fel, terészetesen gyakorlati felső határok indkettőre vonatkozóan egadhatóak. A folytonossági törvényt az ún. bázisdiagra, vagy s-n diagra írja le, aelynek isérvei a következők: v n 0 < v < ; v(s ax ) = 0; = 0 ; n(0) = 0; n(s ax ) = 0; = 0 s s s= 0 Forgalotechnikai szepontból az n = n(s) függvénykapcsolat eghatározása volna a cél. Ezt tűzik ki feladatul a különböző deterinisztikus és sztochasztikus odellek. A 34. táblázat tartalaz példaként néhány függvénykapcsolatot, s annak tényét, hogy a fenti isérveket ezek ennyiben elégítik ki. s= s opt Egyenlet s ax n = vopt s ln Járűkövetési s elélet, folyadék analógia topt s n = vszabad s e Járűkövetési t opt = optiális elélet követésiidő s ax vszabad s ln Valószínűségi n = s elélet s ax ln 1 s s = Epirikus n s vszabad 1 s ax n(s) érték helyes-e, ha v(s) érték helyes-e, ha A levezetés ódszere s = 0 s = s ax s = 0 s = s ax Igen Igen Ne Igen Igen Ne Igen Ne Igen Igen Igen Igen Igen Igen Igen Igen 34. táblázat Függvény kapcsolatok a sűrűség és a sebesség között A forgali folya isertetőjeleként tekinthető a forgali teljesítény is, aelyet a közlekedő töeg eleei által, az időegység alatt egtett útszakaszok 143
ennyiségeként határozható eg. A teljesítény hasonlóan a terheléshez és a forgali sebességhez a forgalosűrűségtől függ. Összefoglalva a forgali folya fő isertetőjeleként a következő térbeli (pillanatnyi vagy oentán) és időbeli (helyi vagy lokális) jellezők állíthatók egyás ellé: Mikroszkopikus jellezők: Térbeli (oentán) Időbeli (lokális) Térbeli-időbeli Forgalosűrűség s () s ebesség v () v (l) v Forgalonagyság n (l) n Teljesítény q Makroszkopikus jellezők: Térbeli (oentán) Időbeli (lokális) Térbeli-időbeli Forgalosűrűség () ebesség V () V (l) V Forgalonagyság N (l) N Teljesítény Q A felsorolt jellezők dienziói:, s járű ; hosszegység N, V, n v járű ; időegység hosszegysé g ; időegység Q, q járű hosszegység. időegység záos európai kutatóintézet kísérelte eg az első háro jellező paraéter közötti összefüggést egzakt képletbe foglalni, elyek közül néhányat beutat a 35. táblázat. 144
A ozgási folyaat az alábbi legfontosabb akro- és ikroszeléletódú jellezőkkel írható le: Mikroszkopikus szeléletű Makroszkopikus szeléletű Összefüggés a jellezők között Követési időköz t [sec] Forgalonagyság N [járű/óra] 3600 N = t ebesség v [/sec] ebesség V [k/óra] V = v 3,6 Követési távolság l [] Forgalosűrűség [járű/k] 1000 = l Annak érdekében, hogy a két szeléletód közötti átenet biztosítva legyen, stacioner forgali áralati állapotot kell feltételezni. A forgali áralat teljesítőképességének és biztonságos lebonyolításának érdekében a követési idők és távolságok vonatkozásában teljesítőképesség szeléletnél bruttó, forgalobiztonsági szeléletnél nettó értékeket célszerű figyelebe venni. A ikroszkopikus jellezők közötti kapcsolat az alábbi: t = t l + l v = t j b n + n + ahol t bruttó követési időköz (a járű elejétől a járű elejéig) t n nettó követési időköz (a járű végétől a járű elejéig) l j járű hossz (elől haladó járű) l b biztonsági távolság (járűvek között, aikor v = 0) Telített forgali állapotnál, aikor a pillanatnyi forgalonagyság eghaladja a teljesítőképességet a következő ikro-akro összefüggés írható fel: 1 1 v n = = = [járű/sec] t t L t n v + L n + v L v, 145
Név sebesség-sűrűség forgalonagyság-sűrűség forgalonagyság-sebesség Greenshields V V *(1 ) (lineáris) = sz N = Vsz **(1 ) V N = ax * V *(1 ) ax ax Vsz 1 1 Kladek 1 1 γ = ax V Vsz * 1 e = γ V N V ax sz ** 1 e N = 1 V γ *ln 1 ax Vsz Greenberg ax V ax ( ) (logaritikus) V = V *ln( ) N ax N = V ** ln( ) V N Nax ax N = ax * V *e Pipes and n 1 n V V *(1 ), n 1 Munjal = sz > N = Vsz **(1 ), n > 1 V n N = ax * V *[ 1 ( ) ],n > 1 ax ax Vsz n+ 1 n+ 1 V Drew V = Vsz * [ 1 ( ) ], n > 1 N = Vsz **[ 1 ( ) ],n > 1 n+ 1 N = ax * V *[ 1 ( ) ],n > 1 V Underwood Drake; Zachor Edie ax j ax V ax V = Vsz * e N = Vsz ** e N = ax *V *[ ln( )] Vsz n n V 1 V = Vsz *(1 ), n > 1 N = Vsz ** (1 ), n > 1 N = ax *V *[ *ln( )] ax ax Vsz kis sűrűség: nagy sebesség = kis sűrűség: nagy sebesség = kis sűrűség: V ax = Vsz * e ax V N = Vsz ** e N = ax *V *[ ln( )] Vsz nagy sűrűség: alacsony sebesség = nagy sűrűség: alacsony sebesség = nagy sűrűség: ax ax V V = V *ln( ) N ax N = V ** ln( ) ( ) N ax V Nax N = * V *e 35. táblázat A forgalosűrűség, a forgalonagyság és a sebesség közötti összefüggések ax j ax sz 146
A kontinuitási törvény érvényessége szerint felírható N [járű/óra] = V [k/óra] [járű/k] n [járű/sec] = v [/sec] s [járű/] és n = t n s n s n + L 1 s L n = vagy t n 3600 1 N = t n 1000 L A biztonságos forgalolebonyolódáshoz figyelebe veendő követési időköz a fékezési folyaatból száított követési távolsággal (l F ), illetve az egyást követő járűvek fékezéséből eghatározott (in l k ) követési távolsággal határozható eg. 4..3. A forgalolebonyolódás törvényszerűségei; csoópontok inősítése Jelzőtáblával irányított csoópontok forgalolebonyolódása A csoópontok teszik lehetővé az áralatok irányváltoztatását. A jogszabállyal irányított, illetve csupán jelzőtáblával ellátott csoópontokban fölérendelt (elsőbbséggel rendelkező) és alárendelt (elsőbbséget adó) áralatok találkoznak. Az alárendelt áralatból egy eghatározott forgali űvelet csak akkor végezhető el, ha a főáralatban rendelkezésre áll a űvelet elvégzéséhez szükséges időköz. A űvelet elvégzéséhez szükséges nora szerinti időérték a határidőköz (t g ), aely függ a csoópont geoetriájától, az alárendelés ódjától, az elvégzendő űvelettől és a sebességi viszonyoktól. Az alárendelés jogszabály szerint többszörös is lehet, így csak az egyidejűleg rendelkezésre álló időhézagok biztosítják a űvelet lebonyolíthatóságát, valaint a forgalolebonyolódás inőségét. Tekintettel arra, hogy forgalolebonyolódás időközök kapcsolatára vezethető vissza ikroszkopikus szeléletódról van szó. Erősen leegyszerűsített esetben a főáralat követési időközei negatív exponenciális eloszlással írhatók le, azaz annak valószínűsége, hogy egy iniu t nagyságú követési időköz egjelenik P t t t ( T t) e n = = e, ahol t az átlagos követési időköz 1 t =. n 147