Projekt sygnalizacji świetlnej

Transkrypt

1 MB7 Mariusz Brzozowski ul.szczecińska Otwock Projekt sygnalizacji świetlnej na skrzyżowaniu ulic Chrzanowskiego 11 Listopada Jana Pawła II w Ostrowcu Świętokrzyskim Inwestor: Starostwo Powiatowe w Ostrowcu Świętokrzyskim ul.iłżecka 37, Ostrowiec Świętokrzyski Nazwa inwestycji: "Przebudowa ciągu drogowego odcinków dróg powiatowych, ulic Alei Jana Pawła II i L. Chrzanowskiego wraz ze skrzyżowaniem ulic Alei Jana Pawła II z L. Chrzanowskiego i 11 -go Listopada oraz skrzyżowania ulic L. Chrzanowskiego z ulicą Polną z sygnalizacją świetlną w Ostrowcu Świętokrzyskim" Tytuł opracowania: Projekt sygnalizacji świetlnej na skrzyżowaniu ulic Chrzanowskiego Jana Pawła II 11 Listopada w Ostrowcu Świętokrzyskim Branża: Inżyniera ruchu Projektował: mgr inż. Tomasz Barzycki uprawnienia nr MAZ/0387/POOE/08 Opracował: mgr inż. Mariusz Brzozowski Marzec 2015

2 Opinie i zatwierdzenia Strona 1/18

3 Spis treści 1 Dane ogólne Cel i zakres opracowania Podstawa opracowania Lokalizacja skrzyżowania Dane ruchowe Opis zmian projektowych Zestawienie sygnalizatorów Zestawienie elementów detekcji Programy sygnalizacji Czasów międzyzielonych obliczenia Fazy pracy sygnalizacji Obliczenia przepustowości i warunków ruchu Harmonogram pracy Załączniki Sterownik sygnalizacji Strona 2/18

4 1 Dane ogólne 1.1 Cel i zakres opracowania Przedmiotem opracowania jest projekt sygnalizacji świetlnej na skrzyżowaniu ulic Chrzanowskiego, 11 Listopada i Jana Pawła II w Ostrowcu świętokrzyskim. Opracowane programy sterowania bazują na detekcji dla każdego z użytkowników drogi i są programami opartymi na sterowaniu akomodacyjnym. Niniejszy projekt sygnalizacji oraz organizacji ruchu został wykonany zgodnie załącznikiem Nr 1-4 do rozporządzenia z dnia 3 lipca 2003 r. w sprawie szczegółowych warunków technicznych dla znaków i sygnałów drogowych oraz urządzeń bezpieczeństwa ruchu drogowego i warunków ich umieszczania na drogach (Załącznik do nr-u 220, poza z dnia 23 grudnia 2003 r.) 1.2 Podstawa opracowania Akty prawne na bazie których przygotowano materiał: Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 3 lipca 2003 r. w sprawie szczegółowych warunków technicznych dla znaków i sygnałów drogowych oraz urządzeń bezpieczeństwa ruchu drogowego i warunków ich umieszczania na drogach (Dz. U. Nr 220, poz oraz z 2008r. Nr 67, poz.413, Nr 126 poz. 813, Nr 235 poz. 1596). Zarządzenie Nr 20 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 23 lipca 2004 r. w sprawie zasad i metod obliczania przepustowości skrzyżowań drogowych, Aktualna mapa do celów projektowych. 1.3 Lokalizacja skrzyżowania Orientacyjną lokalizację planowanej inwestycji przestawiono na rysunku nr 1 w części graficznej niniejszego opracowania. 2 Dane ruchowe Na potrzeby opracowania programów sygnalizacji świetlnej wykonane zostały pomiary ruchu. Pomiary zostały przeprowadzone w dniu 23 marca 2015 roku, w godzinach 07:00 08:00, 12:00 13:00 i 14:00 15:00 z uwzględnieniem szczytu porannego i popołudniowego. Na podstawie danych z pomiarów wyznaczono godzinę szczytu porannego i popołudniowego wraz określeniem struktury kierunkowej ruchu, w czasie której natężenie na skrzyżowaniu było największe. Na poniższych rysunkach zostały przedstawione w sposób graficzny maksymalne wartości natężeń ruchu w szczycie poranny, popołudniowym i godzinach międzyszczytu, które będą podstawą do wykonania analizy przepustowości wlotów skrzyżowania oraz obliczeń programów sterowania sygnalizacji świetlnej. Strona 3/18

5 Wlot D ul.jana Pawła II (wlot zachodni) Wlot B ul.11 Listopada (wlot wschodni) Wlot C ul.chrzanowskiego (wlot południowy) Rysunek 2.1 Natężenie pojazdów w godzinie szczytu porannego 07:00 08:00 Wlot D ul.jana Pawła II (wlot zachodni) Wlot B ul.11 Listopada (wlot wschodni) Wlot C ul.chrzanowskiego (wlot południowy) Rysunek 2.2 Natężenie pojazdów w godzinie międzyszczytu 12:00 13:00 Strona 4/18

6 Wlot A ul.chrzanowskiego (wlot północny) Wlot D ul.jana Pawła II (wlot zachodni) Wlot B ul.11 Listopada (wlot wschodni) Wlot C ul.chrzanowskiego (wlot południowy) Rysunek 2.3 Natężenie pojazdów w godzinie szczytu popołudniowego 14:00 15:00 Strona 5/18

7 Poniżej przedstawione zostały wyniki pomiarów w postaci tabelarycznej. Tabele zawierają informację o strukturze kierunkowej pojazdów oraz podział na kategorie. W tabelach pokazano pomiary natężeń pojazdów dla 4 godzin pomiarowych. Strona 6/18

8 3 Opis zmian projektowych W ramach przebudowy skrzyżowania zmianie ulega geometria skrzyżowania. Każdy z wlotów zostanie rozbudowany do dwóch pasów ruchu. Wlot ulicy Chrzanowskiego będzie zawierał pasy do jazdy na lewo oraz na w lewo/w prawo. Organizacja ruchu na wlocie zachodnim (ul.jana Pawła II) przewiduje pasy dla ruchu w prawo oraz na wprost/w prawo. Wschodni wlot, ulica 11 Listopada, będzie posiadał dwa pasy ruchu dla relacji na wprost i w lewo. Przez każdy z wlotów poprowadzone są przejścia dla pieszych podzielone pasem azylu. Na wniosek zarządcy drogi zmienione zostało pierwszeństwo jazdy na skrzyżowaniu. Dotychczasowe pierwszeństwo w osi wschód zachód zmienione zostało na pierwszeństwo jazdy dla ulic Chrzanowskiego Jana Pawła II. Organizacja ruchu zawierająca oznakowanie poziome i pionowe została pokazana na rysunku 2. Dla kierujących pojazdami zastosowano obok jezdni sygnalizatory typu S-2, nad jezdnią sygnalizatory ogólne z ekranami kontrastowymi typu S-1 oraz sygnalizatory kierunkowe typu S-3 (w lewo) dla relacji skrętnej na wschodnim wlocie ulicy 11 Listopada. Jako formę detekcji zaprojektowano dla pojazdów detektory indukcyjne (zlokalizowane przy liniach zatrzymania) oraz kamery detekcyjne (detektory wirtualne). Pierwsza pętla indukcyjna skośna zlokalizowana jest w odległości 2.0m od linii zatrzymań. Jej przeznaczeniem jest detekcja obecności pojazdów oraz możliwość ich zliczania. Detekcja wirtualna to pola detekcyjne zlokalizowane w odległości około metrów od linii zatrzymań. Zadaniem ich jest badanie obecności, kolejek pojazdów i wydłużania sygnału zielonego. Dla pieszych zaprojektowano zostały przyciski zgłoszeniowe zamontowane na masztach jako formę zapotrzebowania na sygnał zielony. Projektowane rozmieszczenie sygnalizatorów i urządzeń detekcji przedstawiono na planie sytuacyjnym (rysunek 2). Strona 7/18

9 3.1 Zestawienie sygnalizatorów Poniższa tabela zawiera zestawienie zaprojektowanych sygnalizatorów. Nr Nazwa Wlot Grupa Rodzaj Soczewka [mm] Lokalizacja 1 K1a/S1 1K/11S S Maszt 2 K1b 1K S Wysięgnik 3 K1c 1K S Maszt 4 P1a ul.chrzanowskiego (wlot południowy) 5P S Maszt 5 P1b 5P S Maszt 6 P1c 6P S Maszt 7 P1d 6P S Maszt 8 K2a 2K S Maszt 9 K2b 2K S Wysięgnik 10 K2c 2K S Maszt 11 P2a ul.jana Pawła II (wlot zachodni) 7P S Maszt 12 P2b 7P S Maszt 13 P2c 8P S Maszt 14 P2d 8P S Maszt 15 K4a 3K S Maszt 16 K4b 3K S Wysięgnik K4c K4d ul. 11 Listopada (wlot wschodni) 4K 4K S-3 w lewo S-3 w lewo Maszt Wysięgnik 19 P4a 9P S Maszt 20 P4b 9P S Maszt Strona 8/18

10 Nr Nazwa Wlot Grupa Rodzaj Soczewka [mm] Lokalizacja 21 P4c 10P S Maszt 22 P4d 10P S Maszt Sygnalizator znajdujący się na wysięgniku zawiera ekran kontrastowy. Montaż sygnalizatorów należy przeprowadzić zgodnie z zasadami opisanymi w dokumentacji i zgodnie z ich lokalizacją (załączony rys. 2). Nadzór sygnału czerwonego: grupa 1K: sygnalizatory K1a lub K1b lub K1c grupa 2K: sygnalizatory K2a lub K2b lub K2c grupa 3K: sygnalizatory K4a lub K4b grupa 4K: sygnalizatory K4c lub K4d grupa 5P: sygnalizatory P1a lub P1b grupa 6P: sygnalizatory P1c lub P1d grupa 7P: sygnalizatory P2a lub P2b grupa 8P: sygnalizatory P2c lub P2d grupa 9P: sygnalizatory P4a lub P4b grupa 10P: sygnalizatory P4c lub P4d Spełnienie jednego w powyższych warunków (awaria jednego ze źródeł światła) skutkuje przejściem sygnalizacji tryb pracy żółty migający. Grupy sygnałowe będące strzałkami jazdy warunkowej nie podlegają nadzorowi. Strona 9/18

11 3.2 Zestawienie elementów detekcji Nr Detektor Grupa 1 DI1 1K 2 DI2 1K 3 DV3 1K 4 DV4 1K 5 DI5 2K 6 DI6 2K 7 DV7 3K 8 DV8 2K 9 DI9 3K 10 DI10 4K 11 DV11 3K 12 DV12 4K Typ Pętla ind. Pętla ind. Kamera Kam1 Kamera Kam1 Pętla ind. Pętla ind. Kamera Kam2 Kamera Kam2 Pętla ind. Pętla ind. Kamera Kam3 Kamera Kam3 Odległość od linii zatrzymania [m] Wymiary [m] Dł/szer GAP [s] Funkcje detektora Zgłoszenie Wydłużanie Liczenie /2.0 3 T T T /2.0 3 T T T /2.0 1 T T /2.0 1 T T /2.0 3 T T T /2.0 3 T T T /2.0 1 T T /2.0 1 T T /2.0 3 T T T /2.0 3 T T T /2.0 1 T T /2.0 1 T T - 13 DP1.1 5P Przycisk T DP1.2 5P Przycisk T DP1.3 6P Przycisk T DP.14 6P Przycisk T DP2.1 7P Przycisk T DP2.2 7P Przycisk T DP2.3 8P Przycisk T DP2.4 8P Przycisk T - - Strona 10/18

12 Nr Detektor Grupa Typ Odległość od linii zatrzymania [m] Wymiary [m] Dł/szer GAP [s] Funkcje detektora Zgłoszenie Wydłużanie Liczenie 21 DP4.1 9P Przycisk T DP4.2 9P Przycisk T DP4.3 10P Przycisk T DP4.4 10P Przycisk T - - Uwaga! Każdy z przycisków dla pieszych jest podłączony osobno. Strona 11/18

13 4 Programy sygnalizacji 4.1 Czasów międzyzielonych obliczenia Obliczenia czasów międzyzielonych wykonano w celu określenia koniecznego odstępu pomiędzy załączeniem kolejnych grup sygnałowych (faz ruchu) niezbędnego dla bezpiecznego funkcjonowania sygnalizacji. Czasy międzyzielone poszczególnych grup kolizyjnych obliczono według następujących wzorów:, =ż+,, [s] (1) gdzie: tm i,j czas międzyzielony dla pary strumieni (i,j) [s]. tż czas trwania sygnału żółtego lub jego odpowiedników dla strumienia ewakuującego się i; w przypadku ewakuacji strumienia rowerzystów lub pieszych tż = 0, te i,j czas ewakuacji strumienia i poza punkt kolizji ze strumieniem j, td i,j czas dojazdu strumienia j do punktu kolizji ze strumieniem i [s], a) Dla pieszych td = 0, b) Dla pojazdów, =,, +1 Czas ewakuacji pojazdów obliczono według następującego wzoru:, =, [s] (2) gdzie: Se i,j droga ewakuacji strumienia i od linii zatrzymania do punktu kolizji ze strumieniem j [m] L p wartość wydłużająca drogę ewakuacji, 10m dla strumienia pojazdów, 0m dla strumienia pieszych [m], Ve i prędkość ewakuacji i-tej grupy ruchowej [m/s] dla strumienia pojazdów równą prędkości dopuszczalnej na wlocie, jednak nie większą niż 14 m/s, dla pieszych 1,4 m/s Czas dojazdu pojazdów obliczono według następującego wzoru:, =, +1 [s] (3) Strona 12/18

14 gdzie: Sd i,j długość drogi dojazdu strumienia j od linii warunkowego zatrzymania do punktu kolizji ze strumieniem i [m], Vd j prędkość dojazdu strumienia j którą należy przyjąć jako równą maksymalnej dopuszczanej prędkości tego strumienia, uwzględniając warunki miejscowe [m/s] Minimalne czasy międzyzielone zostały obliczone na podstawie następujących założeń: Pojazdy v e = 50 km/h - relacje na wprost v e = 30 (w prawo) i 40 (w lewo) km/h relacje skrętne v d = 60 km/h wszystkie relacje Piesi v e = 1,4 m/s W obliczeniach uwzględniono długość pojazdów l p = 10,0 m. Obliczone czasy międzyzielone pokazane zostały w tabeli 1 a tablica czasów międzyzielonych pokazana jest w tabeli 2 załączonej w części graficznej opracowania. 4.2 Fazy pracy sygnalizacji Zaprojektowane programy sterowania sygnalizacją świetlną są oparte na układzie czterofazowym dla wszystkich użytkowników drogi. Przyjęty układ faz przedstawiono na rysunku 4 w części rysunkowej opracowania. Generalną zasadą przy doborze faz ruchu oraz podczas obliczeń przepustowości programów sterowania sygnalizacją świetlną było uzyskanie możliwie jak najlepszej przepustowości każdego z wlotów. Sygnalizacja pracować będzie jako akomodacyjna acykliczna realizując diagramy sterowania grupowego w zależności od zakresu wzbudzeń systemów detekcji. Oprogramowanie sterownika będzie umożliwiać realizowanie programów sygnalizacji w oparciu o zgłoszenia nadchodzące z systemu detekcji. Podstawowym stanem przy braku zgłoszeń będzie stan ogólnoczerwony dla wszystkich wlotów. Wyjście ze stanu podstawowego i załączenie światła zielonego w grupie następuje w chwili zarejestrowania zgłoszenia od detektora przypisanego do tej grupy. Obsługa kolejnych zgłoszeń kolizyjnych względem wcześniej załączonych grup jest możliwa po ich zakończeniu. O wyborze następnej grupy do załączenia decyduje długość czasu oczekiwania w kolejce zgłoszeń. Sterownik na podstawie zgłoszeń z systemu detekcji będzie generował odpowiedni układ grup w każdej fazie. Realizowane fazy mogą być inne niż przykładowo przedstawione to znaczy, że w danej fazie będą realizowane te grupy sygnałowe na które jest zapotrzebowanie (zgłoszenia rejestrowane przez system detekcji). Programy sterujące dla projektowanej sygnalizacji powinny realizować sygnały zielone dla poszczególnych grup sygnałowych według następujących zasad: Strona 13/18

15 W stanie podstawowym wszystkie wloty są zamknięte stan ogólnoczerwony. Wzbudzenie dowolnej grupy sygnałowej spowoduje podjęcie przez sterownik naliczania czasu Gz dla tej grupy. Po osiągnięciu Gzmax lub ustaniu wzbudzeń sterownik przejdzie do realizacji sygnału zielonego dla kolejnej grupy sygnałowej. Po zakończeniu obsługi sterownik będzie następnie otwierał jako pierwszą grupę o najdłuższym czasie oczekiwania na obsługę. Równocześnie będzie otwierał grupy równolegle wzbudzone (np. grupy piesze). Przejścia dla pieszych mogą być otwierane wielokrotnie jako grupy równoległe na czas minimalny wymagany do przejścia całego przejścia. Wartości te podano w tabeli Przy braku wzbudzeń sygnalizacja powróci do stanu podstawowego stan ogólnoczerwony. Zamknięcie grup nie musi następować w tym samym czasie. Grupy nie wzbudzone będą pomijane. Strzałka jazdy warunkowej będzie załączana 10 sekund po załączeniu prostopadłej grupy sygnałowej (2K i 11S). Długości sygnałów dla poszczególnych grup zostały podane w poniższej tabeli. Nr Grupa Szczyt poranny Szczyt popołudniowy min max min max 1 1K K K K P * 7 6P * 8 7P * 9 8P * 10 9P * 11 10P * * W przypadku wciśnięcia przycisków na zewnątrz przejścia (np.dp1.1 lub DP1.4) należy załączyć sygnał zielony dla obu przejść na czas pozwalający na przekroczenie obu przejść. Pobudzenie przycisku na wyspie azylu (np.dp1.2 lub DP1.3) załącza wybrane przejście na minimalny czas wymagany do jego przejścia. Strona 14/18

16 4.3 Obliczenia przepustowości i warunków ruchu Obliczenia przepustowości wlotów oraz miar warunków ruchu wykonano metodą zalecana przez GDDKiA, Zarządzenie Nr 30 z dnia 23 lipca 2004 r. Do oceny warunków ruchu na wlotach skrzyżowania wykorzystano następujące mierniki: przepustowość wlotów C[P/h], stopień obciążenia wlotów X [-], średnie straty czasu D [s/p], wskaźnik zatrzymań Z [z/p]. Wyniki obliczeń przepustowości przedstawiono poniżej. Mają one charakter przybliżony i przedstawiają możliwą do osiągnięcia przepustowość skrzyżowania przy pełnym zakresie wzbudzeń. W rzeczywistości przepustowość będzie większa poprzez niewykorzystywanie czasów Gzmax przez różne grupy a zwłaszcza przez ruch pieszy co umożliwi dodatkowe otwarcia grup sygnałowych. Obliczenia dla szczytu porannego i popołudniowego przedstawiono w poniższych tabelach. Strona 15/18

17 Analiza przepustowości dla szczytu porannego Strona 16/18

18 Przebudowa ciągu drogowego odcinków dróg powiatowych, ulic Alei Jana Pawła II i L. Chrzanowskiego wraz ze skrzyżowaniem ulic Alei Jana Analiza przepustowości dla szczytu popołudniowego Strona 17/18

19 4.4 Harmonogram pracy Sterownik sygnalizacji świetlnej będzie realizował programy sterujące według następującego harmonogramu. program nr 1 awaryjny cykl 90s : :00 program nr 2 akomodacyjny cykl 100s : całodobowo tryb żółty migający przy pracy programu awaryjnego : 23:00-05:00 5 Załączniki Rysunek 1 : Plan sytuacyjny Rysunek 2 : Plan rozmieszczenia urządzeń sygnalizacji świetlnej Rysunek 3 : Rozmieszczenie punktów kolizji Tabela 1 : Obliczenia czasów międzyzielonych Tabela 2 : Macierz czasów międzyzielonych Rysunek 4 : Diagram faz Rysunek 5 : Program awaryjny Rysunek 6 : Program akomodacyjny (minimalny i maksymalny) Rysunek 7 : Program startowy i końcowy 6 Sterownik sygnalizacji Sterownik sygnalizacji świetlnej powinien spełniać wymagania [2], PN-EN 50293:2002, PN-EN 12675:2002, PN-HD 638 S1:2006. Ponadto, sterownik powinien: 1. Umożliwiać jego rozbudowę w przyszłości, w szczególności o dodatkowe grupy sygnałowe, dodatkowe elementy detekcji i moduły koordynacji. 2. Umożliwiać dowolne przeprogramowania programów pracy, tak aby w przyszłości mógł realizować dowolny algorytm sterowania sygnalizacją świetlną, w tym realizować programy niniejszego opracowania. 3. Umożliwiać symulowanie uczestników ruchu, w przypadku wadliwej pracy systemu detekcji. 4. Realizować sterowanie acykliczne, akomodacyjne grupowe, 5. Realizować zadanie podwójnego nadzoru tablicy czasów międzyzielonych, 6. Umożliwiać zestawienie połączenia z istniejącym systemem monitorowania z wykorzystaniem protokołu TCP/IP oraz współpracować z eksploatowanym przez Zamawiającego systemem monitorowania skrzyżowań. Strona 18/18

20

21

22

23 Miasto: Ostrowiec Świętokrzyski Skrzyżowanie: Chrzanowskiego - Jana Pawła II - 11 Listopada Tabela 1. Obliczenia czasów międzyzielonych Potok ewakuujący się Pas Potok dojeżdżający Pas Czas żółty[s] Droga ewakuacji [m] Vew [m/s] Droga dojazdu [m] Vdoj [m/s] Obliczony CmZ [s] Przyjęty CmZ [s] 1K P 2K W K L 2K W K L 2K W K L 3K W K L 4K L K L 4K L K P 5P K L 5P K L 5P K L 8P K L 8P K W 1K P K W 1K L K W 1K L K W 4K L K P 6P K P 6P K W 7P K P 7P K P 7P K W 10P K W 11S P K W 1K L K W 8P K W 9P K L 1K L K L 1K L K L 2K W K L 6P K L 6P K L 9P P - 1K P P - 1K P P - 1K L P - 1K L P - 1K L P - 1K L P - 11S P P - 11S P P - 2K P P - 2K P P - 2K P P - 2K P Strona 1 / 2

24 Miasto: Ostrowiec Świętokrzyski Skrzyżowanie: Chrzanowskiego - Jana Pawła II - 11 Listopada Tabela 1. Obliczenia czasów międzyzielonych Potok ewakuujący się Pas Potok dojeżdżający Pas Czas żółty[s] Droga ewakuacji [m] Vew [m/s] Droga dojazdu [m] Vdoj [m/s] Obliczony CmZ [s] 6P - 4K L P - 4K L P - 4K L P - 4K L P - 2K W P - 2K W P - 2K P P - 2K P P - 2K P P - 2K P P - 1K L P - 1K L P - 1K L P - 1K L P - 3K W P - 3K W P - 3K W P - 3K W P - 4K L P - 4K L Przyjęty CmZ [s] 10P - 2K W P - 2K W P - 11S P P - 11S P S P 2K W S P 5P S P 10P Strona 2 / 2

25 Miasto: Ostrowiec Świętokrzyski Skrzyżowanie: Chrzanowskiego - Jana Pawła II - 11 Listopada Tabela 2. Macierz czasów międzyzielonych 1K 2K 3K 4K 5P 6P 7P 8P 9P 10P 11S 1K K K K P 5 5 6P 3 2 7P 5 8P 2 2 9P P S Strona 1 / 1

26

27

28

29