Κυκλοφοριακή Ικανότητα: Βασικές Έννοιες

Παρουσίαση με θέμα: "Κυκλοφοριακή Ικανότητα: Βασικές Έννοιες"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Κυκλοφοριακή Ικανότητα: Βασικές Έννοιες
Δρ. Ε. Ζαχαράκη

2 Τί είναι; Κατά το σχεδιασμό, τη μελέτη και τη διερεύνηση της λειτουργίας ενός οδικού συστήματος μεταφορών, είναι απαραίτητη η γνώση της ικανότητας των διαφόρων στοιχείων του συστήματος (π.χ. κόμβοι σηματοδοτούμενοι ή όχι, τμήματα οδών διαφόρων κατηγοριών κλπ.) να εξυπηρετήσουν, υπό ορισμένες συνθήκες, δεδομένους κυκλοφοριακούς φόρτους. Για την ποσοτική έκφραση της ικανότητας αυτής, έχει καθιερωθεί ο γενικός όρος Κυκλοφοριακή ικανότητα (Traffic capacity). Η κυκλοφοριακή ικανότητα εκφράζει τον μέγιστο ωριαίο ρυθμό ροής οχημάτων ή προσώπων, δηλαδή τα οχήματα ή πρόσωπα που μπορεί να περάσουν από ένα δεδομένο σημείο ή ομοιόμορφο τμήμα λωρίδας κυκλοφορίας ή οδού, κατά μια κατεύθυνση ή και κατά τις δύο κατευθύνσεις, κατά τη διάρκεια μιας δεδομένης χρονικής περιόδου, υπό τις οδικές και κυκλοφοριακές συνθήκες καθώς και τις συνθήκες ελέγχου της κυκλοφορίας που επικρατούν.

3 Στάθμη εξυπηρέτησης Βασική έννοια κατά τον υπολογισμό της Κυκλοφοριακής Ικανότητας αποτελεί η Στάθμη εξυπηρέτησης (Level of service) Ποιοτικό μέγεθος που εκφράζει τις συνθήκες λειτουργίας μέσα σε ένα ρεύμα κυκλοφορίας, όπως τις αντιλαμβάνονται οι οδηγοί, οι επιβάτες ή οι πεζοί. Στην πράξη καθορίζονται διάφορες στάθμες εξυπηρέτησης με βάση ορισμένες οριακές τιμές παραμέτρων όπως η ταχύτητα και ο χρόνος μετακίνησης, η πυκνότητα, και οι καθυστερήσεις, που ονομάζονται «δείκτες εξυπηρέτησης (Service measures).

4 Διαβαθμίσεις - Σημασία
Από τη συνεχιζόμενη εργασία για κυκλοφοριακές ικανότητες που γίνεται στις ΗΠΑ, έχουν καθιερωθεί από το 1965 έξι στάθμες εξυπηρέτησης Χαρακτηρίζονται με τα στοιχεία Α έως F και καλύπτουν όλες τις πιθανές συνθήκες λειτουργίας, από την καλύτερη Α, Ελεύθερη ροή (Free flow), μέχρι τη χειρότερη F, Κορεσμός (Saturation). Η ανάλυση της κυκλοφοριακής ικανότητας περιλαμβάνει και την εκτίμηση του μέγιστου κυκλοφοριακού φόρτου που μπορεί να εξυπηρετηθεί όταν διατηρείται μια δεδομένη στάθμη εξυπηρέτησης, εκτός από τη στάθμη F όπου, λόγω του κορεσμού, η ροή είναι ασταθής.

5 Μη διακοπτόμενη & διακοπτόμενη ροή
Τα κύρια στοιχεία ενός οδικού συστήματος μεταφορών μπορούν να καταταγούν σε δύο κατηγορίες, ανάλογα με το είδος ροής που προσφέρουν: Μη διακοπτόμενη ροή (Uninterrupted flow) όταν δεν υπάρχουν μόνιμες εγκαταστάσεις, όπως π.χ. σηματοδότηση, που μπορεί να προκαλέσουν διακοπές της κυκλοφοριακής ροής. Οι συνθήκες κυκλοφοριακής ροής προκύπτουν από την αλληλεπίδραση μεταξύ οχημάτων στο ρεύμα κυκλοφορίας και μεταξύ οχημάτων και των γεωμετρικών και περιβαλλοντικών χαρακτηριστικών της οδού. Οι ελεύθερες λεωφόροι αποτελούν τυπικό παράδειγμα μη διακ/νης ροής. Διακοπτόμενη ροή (Interrupted flow) όταν υπάρχουν ελεγχόμενα ή μη σημεία πρόσβασης που να προκαλούν την περιοδική διακοπή ή ουσιαστική επιβράδυνση της κυκλοφοριακής ροής, ανεξάρτητα από το μέγεθός της. Η ροή αυτή παρουσιάζεται συνήθως στις οδούς όπου η ροή διακόπτεται ή επιβραδύνεται από σηματοδότηση ή σήμανση.

6 Σχόλιο Οι όροι διακοπτόμενη και μη ροή περιγράφουν τον τύπο του οδικού στοιχείου και όχι την ποιότητα της κυκλοφοριακής ροής. Έτσι η ροή σε μια ελεύθερη λεωφόρο ονομάζεται μη διακοπτόμενη ακόμα και όταν υπάρχει κορεσμός ο οποίος προκαλεί μέχρι διακοπή της ροής, γιατί η τελευταία προκαλείται από λόγους που οφείλονται στην ίδια την κυκλοφορία και όχι στον τύπο της οδού.

7 Ρυθμός Ροής Εξυπηρέτησης
Ο Ρυθμός ροής εξυπηρέτησης (Service flow rate), για μια στάθμη εξυπηρέτησης, αποτελεί το μέγιστο ωριαίο Ρυθμό Ροής οχημάτων ή πεζών που μπορούν να περάσουν από ένα οδικό στοιχείο σε μια ορισμένη χρονική περίοδο ώστε οι συνθήκες λειτουργίας να διατηρούνται σ’ αυτή τη στάθμη εξυπηρέτησης. Σε κάθε στάθμη αντιστοιχεί ένας ρυθμός ροής εξυπηρέτησης, που αν ξεπεραστεί μεταφερόμαστε στην επόμενη (χειρότερη) στάθμη εξυπηρέτησης.

8 Ρυθμός ροής εξυπηρέτησης & κυκλοφοριακή ικανότητα
Η χρονική περίοδος (time period) είναι απαραίτητη για τη διευκρίνιση της έννοιας της κυκλοφοριακής ικανότητας. Όταν εξετάζονται σχετικά μεγάλες χρονικές περίοδοι, π.χ. μια μέρα ή ένα έτος, η κυκλοφοριακή ικανότητα εξαρτάται από τις ωριαίες, ημερήσιες και εποχιακές διακυμάνσεις της κυκλοφορίας. Στην περίπτωση αυτή η πλήρης χρησιμοποίηση της οδού περιορίζεται μόνο σε ένα ποσοστό της συνολικής εξεταζόμενης περιόδου, όταν δηλαδή παρουσιάζεται η μέγιστη ζήτηση. Όταν δεν ορίζεται η χρονική περίοδος, η κυκλοφοριακή ικανότητα αναφέρεται συνήθως σε περίοδο μιας ώρας, οπότε αντιστοιχεί στο μέγιστο αριθμό οχημάτων που μπορούν να περάσουν σε μία ώρα.

9 Ρυθμός ροής εξυπηρέτησης & κυκλοφοριακή ικανότητα
Στις περισσότερες όμως αναλύσεις κυκλοφοριακής ικανότητας εξετάζεται ο ρυθμός ροής βασισμένος σε μια περίοδο 15 λεπτών, ώστε να ληφθεί υπόψη και η ανομοιομορφία της ροής μέσα σε μια ώρα και οι αιχμές ροών που δημιουργεί. Στις περιπτώσεις αυτές, με τη βοήθεια του «Συντελεστή Ώρας Αιχμής», ο ωριαίος ρυθμός ροής καθορίζεται ίσος με το τετραπλάσιο του μέγιστου κυκλοφοριακού φόρτου για ένα δεκαπεντάλεπτο.

10 Ρυθμός ροής εξυπηρέτησης & κυκλοφοριακή ικανότητα
Στις αναλύσεις της κυκλοφοριακής ικανότητας λαμβάνεται συνήθως υπόψη ο ρυθμός ροής v (βασισμένος στο 15λεπτο της μεγαλύτερης κίνησης) κατά την ώρα αιχμής και όχι ο ωριαίος κυκλοφοριακός φόρτος V κατά την ίδια ώρα. Ο πρώτος προκύπτει από τη διαίρεση του δεύτερου με τον ΣΩΑ, και εκφράζει τις δυσμενέστερες συνθήκες, από άποψη μεγέθους κυκλοφοριακής ροής, που μπορούν να απαντηθούν μέσα στο διάστημα της εξεταζόμενης ώρας αιχμής, εξαιτίας της ανομοιομορφίας στη ροή: v = V/ΣΩΑ Αντίστοιχα, για τον καθορισμό της στάθμης εξυπηρέτησης, εξετάζεται συνήθως ο μέγιστος ρυθμός ροής εξυπηρέτησης και όχι ο μέγιστος κυκλοφοριακός φόρτος εξυπηρέτησης.

11 Συντελεστής ώρας αιχμής - ΣΩΑ
Η ομοιομορφία (ή ανομοιομορφία) της ζήτησης εκφράζεται από το Συντελεστή Ώρας Αιχμής – ΣΩA (Peak Hour Factor-PHF), που ορίζεται, κατά κανόνα, ως ο λόγος του αριθμού των οχημάτων που περνούν από μια διατομή λωρίδας ή οδού σε μια ώρα, προς τον τετραπλάσιο αριθμό των οχημάτων που περνούν από την ίδια διατομή κατά τη διάρκεια των 15 συνεχόμενων λεπτών της ώρας που παρουσιάζουν το μεγαλύτερο φόρτο κυκλοφορίας.

12 Δείκτες συμπεριφοράς & εξυπηρέτησης
Για κάθε στοιχείο ενός συστήματος μεταφορών υπάρχει μια ιδιαίτερη μέθοδος εκτίμησης της κυκλοφοριακής ικανότητας και της στάθμης εξυπηρέτησης και διάφοροι δείκτες συμπεριφοράς (Performance measures) που μπορούν να υπολογιστούν. Οι δείκτες αυτοί εκφράζουν τις συνθήκες λειτουργίας ενός στοιχείου, με δεδομένες συνθήκες οδικές, κυκλοφοριακές και ελέγχου, π.χ. η ταχύτητα κίνησης και η πυκνότητα σε μια ελεύθερη λεωφόρο, η καθυστέρηση σε ένα σηματοδοτούμενο κόμβο και η ταχύτητα κίνησης πεζών.

13 Στάθμη εξυπηρέτησης & δείκτες συμπεριφοράς και εξυπηρέτησης
Για κάθε στοιχείο, ένας ή περισσότεροι από τους δείκτες Συμπεριφοράς χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό της στάθμης εξυπηρέτησης. Οι δείκτες αυτοί ονομάζονται δείκτες εξυπηρέτησης (Service measures) ή, ορισμένες φορές, δείκτες αποτελεσματικότητας (Measures of effectiveness-MOE) για κάθε είδος στοιχείου. Στον Πίνακα 5.1 δίνονται οι διάφοροι δείκτες που καθορίζονται στο Εγχειρίδιο Κυκλοφοριακής Ικανότητας των ΗΠΑ για τις Περιβαλλοντικές και Οικονομικές μελέτες. Στις μελέτες αυτές είναι απαραίτητη η γνώση των αποτελεσμάτων του κυκλοφοριακού σχεδιασμού και, συγκεκριμένα, μεγεθών που χρησιμοποιούνται ή υπολογίζονται κατά την ανάλυση της κυκλοφοριακής ικανότητας. Π.χ. πολλοί από τους συντελεστές κόστους χρήσης των οδών είναι συνάρτηση της ταχύτητας κυκλοφορίας και του λόγου φόρτου προς κυκλοφοριακή ικανότητα.

14

15 Ζήτηση & Φόρτος Η Ζήτηση (Demand) είναι το κύριο μέτρο της κυκλοφορίας η οποία χρησιμοποιεί ένα εξεταζόμενο στοιχείο. Αναφέρεται στα οχήματα που φθάνουν, ενώ ο Φόρτος (Volume) αναφέρεται στα οχήματα που αποχωρούν. Αν δε σχηματίζεται ουρά η ζήτηση είναι ισοδύναμη με το φόρτο.

16 Τί επηρεάζει κυκλ. ικανότητα & στάθμη εξυπηρέτησης;
Η ποσοτική έκφραση της κυκλοφοριακής ικανότητας για διάφορες στάθμες εξυπηρέτησης έχει νόημα μόνον όταν είναι γνωστές οι επικρατούσες οδικές και κυκλοφοριακές συνθήκες και οι συνθήκες ελέγχου. Οι συνεχώς αναπτυσσόμενες νέες τεχνολογίες επιδρούν ουσιαστικά στην κυκλοφοριακή ικανότητα. Επηρεάζεται από: Τις οδικές συνθήκες Τις κυκλοφοριακές συνθήκες Τις συνθήκες ελέγχου Την εφαρμογή νέων τεχνολογιών

17 Οδικές συνθήκες Οι οδικές συνθήκες (roadway conditions) περιλαμβάνουν τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της οδού και δεν αλλάζουν χρονικά παρά μόνο όταν πραγματοποιηθούν νέες κατασκευές ή βελτιώσεις στην εξεταζόμενη οδό. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν: 1. Ο αριθμός και το πλάτος των λωρίδων 2. Ο τύπος της οδού και το περιβάλλον της 3. Τα πλάτη των ερεισμάτων και η απόσταση των κατά πλάτος εμποδίων 4. Η ταχύτητα μελέτης 5. Η οριζόντια και κατακόρυφη χάραξη 6. Η ύπαρξη αποκλειστικών λωρίδων στροφής στις διασταυρώσεις

18 Κυκλοφοριακές συνθήκες
Οι κυκλοφοριακές συνθήκες (Traffic conditions) εξαρτώνται από τη φύση της κυκλοφορίας στο εξεταζόμενο οδικό στοιχείο και αλλάζουν χρονικά κατά τις διάφορες περιόδους της ημέρας, ή κατά τις διάφορες ημέρες του έτους. Στην κατηγορία αυτή ανήκει η σύνθεση της κυκλοφορίας και η κατανομή της κυκλοφορίας ανά κατεύθυνση και λωρίδα. Η ύπαρξη βαρέων οχημάτων, δηλαδή οχημάτων με περισσότερα από τέσσερα ελαστικά που ακουμπούν το έδαφος, μειώνει ουσιαστικά την κυκλοφοριακή ικανότητα. Τα φορτηγά, λεωφορεία και οχήματα αναψυχής είναι οι τρεις κατηγορίες βαρέων οχημάτων που επηρεάζουν την κυκλοφοριακή ικανότητα κατά δύο τρόπους

19 Επιρροή βαρέων οχημάτων
α. είναι μεγαλύτερα από τα επιβατικά αυτοκίνητα και καταλαμβάνουν περισσότερο χώρο οδοστρώματος. β. έχουν χαμηλότερες επιδόσεις, ιδιαίτερα όσον αφορά την επιτάχυνση/επιβράδυνση και την ικανότητα να διατηρούν την ταχύτητά τους σε ανωφέρειες. Η δεύτερη επίπτωση είναι σοβαρότερη, ιδιαίτερα σε υπεραστικές οδούς μιας λωρίδας ανά κατεύθυνση με μεγάλες κατά μήκος κλίσεις και μεγάλη ανισότητα στην κατανομή της κυκλοφορίας ανά κατεύθυνση.

20 Συνθήκες ελέγχου Οι συνθήκες ελέγχου (Control conditions) αναφέρονται στη ρύθμιση της κυκλοφορίας με κατάλληλες συσκευές και σημάνσεις και στους κανόνες κυκλοφορίας που εφαρμόζονται. Παραδείγματα αποτελούν ο τύπος και η χρονική ρύθμιση των σηματοδοτών καθώς και τα διάφορα σήματα στάσης, προτεραιότητας, απαγόρευσης στροφών κλπ. Ο καθορισμός ειδικών λωρίδων για λεωφορεία ή λωρίδων εναλλασσόμενης φοράς καθώς και οι μονοδρομήσεις οι οποίες περιορίζουν τον αριθμό των σημείων συνάντησης των κυκλοφοριακών ρευμάτων αποτελούν άλλους τρόπους ελέγχου που επηρεάζουν την κυκλοφοριακή ικανότητα.

21 Νέες τεχνολογίες Οι συνεχώς αναπτυσσόμενες νέες τεχνολογίες μεταφορών γνωστές και ως «Ευφυή Συστήματα Μεταφορών» (Intelligent Transportation Systems - ITS) που στοχεύουν στην αύξηση της ασφάλειας και αποτελεσματικότητας των οχημάτων και συστημάτων μεταφορών μπορεί να αυξήσουν ουσιαστικά την Κυκλοφοριακή Ικανότητα. Η σημασία των ITS τονίζεται και από την ύπαρξη εθνικών οργανισμών ITS σε όλες τις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Από τον Οκτώβριο του 2004 είχε δημιουργηθεί, σε Ευρωπαϊκό επίπεδο, ένα δίκτυο Εθνικών Οργανισμών ITS, όπου συμμετέχει και η Ελλάδα ως ιδρυτικό μέλος με τον «Ελληνικό Οργανισμό Συστημάτων Ευφυών Μεταφορών» (ITS HELLAS).

22 Βασικές συνθήκες Ο καθορισμός των κυκλοφοριακών ικανοτήτων κάτω από ορισμένες βασικές συνθήκες είναι χρήσιμος γιατί δίνει μια εικόνα των τυπικών κυκλοφοριακών φόρτων που μπορεί να εξυπηρετηθούν από μια οδό και αποτελεί τη βάση από όπου μπορεί να ξεκινήσει ο υπολογισμός της πραγματικής κυκλοφοριακής ικανότητας ενός οδικού στοιχείου, με χρησιμοποίηση στη συνέχεια κατάλληλων συντελεστών προσαρμογής στις πραγματικές συνθήκες, ανάλογα με το πόσο οι επικρατούσες οδικές και κυκλοφοριακές συνθήκες και οι συνθήκες ελέγχου διαφέρουν από τις βασικές. Η έκταση της επίδρασης κάθε παράγοντα εξαρτάται όχι μόνο από το μέγεθός του αλλά και από τον τύπο του εξεταζόμενου οδικού στοιχείου (ελεύθερη λεωφόρος, αστική ή υπεραστική οδός με ή χωρίς μεσαία διαχωριστική νησίδα, ράμπα, ισόπεδη σηματοδοτούμενη διασταύρωση, περιοχή πλέξης κλπ.) και από το συνδυασμό του με άλλους παράγοντες.

23 Παραδείγματα βασικών συνθηκών
Μη διακοπτόμενη ροή 1. Λωρίδες κυκλοφορίας πλάτους 3.60μ. 2. Εμπόδια πλευρικά ή στη μεσαία νησίδα σε απόσταση 1.80μ. από τις άκρες των λωρίδων κυκλοφορίας. 3. Ταχύτητα μελέτης 100 χλμ/ώρα, για οδούς 4 ή περισσοτέρων λωρίδων κυκλοφορίας. 4. Μόνο επιβατικά αυτοκίνητα. 5. Μηδενική κατά μήκος κλίση. 6. Χωρίς τμήματα με περιορισμό προσπέρασης σε οδούς δύο λωρίδων κυκλοφορίας. 7. Χωρίς παρεμπόδιση της κυκλοφορίας λόγω ελέγχου κυκλοφορίας ή οχημάτων που στρέφουν.

24 Παραδείγματα βασικών συνθηκών
Διακοπτόμενη Ροή 1. Λωρίδες πλάτους 3.60μ. 2. Μηδενική κατά μήκος κλίση. 3. Χωρίς στάθμευση οχημάτων στις προσβάσεις. 4. Μόνο επιβατικά αυτοκίνητα. 5. Χωρίς στάσεις λεωφορείων στις προσβάσεις. 6. Μη κεντρική εμπορική περιοχή. 7. Χωρίς πεζούς. Όπως είναι φανερό, επειδή οι παραπάνω τιμές αναφέρονται μόνο στην περίοδο κίνησης των οχημάτων, για να προκύψει η κυκλοφοριακή ικανότητα κάτω από συνθήκες διακοπτόμενης ροής θα πρέπει να είναι γνωστό το ποσοστό του χρόνου, μέσα σε μια ώρα, που τα οχήματα κινούνται.