DETERMINANTY WYBORU TYPU SKRZY OWANIA DROGOWEGO W MIASTACH NA ETAPIE PROJEKTOWANIA

Transkrypt

1 PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 98 Transport 2013 Aleksander Sobota, Grzegorz Karo, Renata ochowska Politechnika lska, Wydzia Transportu DETERMINANTY WYBORU TYPU SKRZYOWANIA DROGOWEGO W MIASTACH NA ETAPIE PROJEKTOWANIA Rkopis dostarczono, kwiecie 2013 Streszczenie: Celem artykuu jest przedstawienie formalno-prawnych uwarunkowa wspierania procesu projektowania i wyboru typów skrzyowa pooonych na wielopasowych cigach ulic w miastach. Uwarunkowania te maj bezporedni wpyw na rozwizania wybierane przez projektantów, zarówno na etapie doboru odpowiedniej geometrii skrzyowa, jak równie podczas jego wymiarowania. Na podstawie analizy przepisów obowizujcych w tym temacie oraz bada wasnych wskazano moliwe kierunki uzupenienia i rozszerzenia instrukcji oraz wytycznych, celem poprawy jakoci projektowanych skrzyowa pooonych na wielopasowych cigach ulic w miastach. Dodatkowo przedstawiono autorsk propozycj metody doboru typu skrzyowania w fazie planowania i projektowania koncepcyjnego. Sowa kluczowe: cigi wielopasowe, skrzyowania, projektowanie 1. WPROWADZENIE Warunki ruchu w miejskich sieciach drogowo-ulicznych silnie zale od funkcjonowania przecionych jej elementów. Mog nimi by zarówno odcinki midzywzowe, na których wystpuj chwilowe lub dugotrwae, planowane lub nieplanowane zdarzenia (np. wypadki drogowe lub zamknicia pasa drogowego)m, jak i skrzyowania drogowe (krzyowanie si potoków ruchu) [2]. Dlatego dla zapewnienia dostatecznej jakoci obsugi istotne jest monitorowanie sytuacji ruchowej na funkcjonujcych obiektach celem diagnozowania i rozwizywania biecych problemów. Nie bez znaczenia jest równie waciwe projektowanie skrzyowa obejmujce opracowanie koncepcji, przeprowadzenie bada wstpnych, analiz cech konstrukcyjnobudowlanych oraz organizacj i sterowanie ruchem. Czynnikiem wpywajcym na wybór optymalnego rozwizania jest równie lokalizacja skrzyowania w sieci drogowo-ulicznej. Wsparcie projektowania zapewni mog odpowiednie instrumenty w postaci wytycznych opisujcych proces projektowania a take wskazujcych zakres okrelonych rozwiza techniczno-organizacyjnych.

2 596 Aleksander Sobota, Grzegorz Karo, Renata ochowska Dobór odpowiedniego typu oraz parametrów techniczno-organizacyjnych skrzyowania nabiera istotnego znaczenia dla obiektów zlokalizowanych w duych i rednich miastach, gdy tam obserwuje si due i stale narastajce zatoczenie [8, 17]. Dotyczy to w szczególnoci skrzyowa o czterech wlotach, gdy to wanie te obiekty maj najwiksze znaczenie dla zapewnienia sprawnego przejazdu mieszkacom, poniewa s zlokalizowane w cigach dróg rozprowadzajcych gówne potoki ruchu w miecie. Dziaania prowadzce do poprawy warunków ruchu drogowego w miastach mog koncentrowa si na ksztatowaniu zachowa komunikacyjnych mieszkaców z jednej strony poprzez oddziaywanie na popyt (np. ograniczenia ruchu w centrach miast, ograniczenia parkowania, priorytety dla transportu publicznego) [3], a z drugiej strony poprzez oddziaywanie na poda systemu transportowego (np. modernizacja infrastruktury). W przypadku transportu indywidualnego druga grupa dziaa jest zorientowana na stosowanie lub rozbudow ukadów komunikacyjnych o duej przepustowoci 1. W miastach dotyczy to przede wszystkim wielopasowych cigów ulic, gdy zapewniaj one obsug potoków ruchu o najwikszym nateniu, stajc si najwaniejszym elementem w strukturze sieci drogowo-ulicznej. Z tego powodu znaczenia nabiera waciwe planowanie i projektowanie tych wanie cigów, z wykorzystaniem odpowiednich instrumentów i narzdzi wspomagajcych. 2. WYBRANE UWARUNKOWANIA FORMALNO-PRAWNE WYBORU TYPU SKRZYOWANIA 2.1. DANE DO PROJEKTOWANIA I PROCEDURA PROJEKTOWANIA Projektowanie skrzyowa drogowych jest bardzo wanym etapem w procesie ich budowy, gdy wanie wtedy podejmuje si kluczowe decyzje stanowice o jakoci jego funkcjonowania. Przed przystpieniem do projektowania naley przeprowadzi stadium koncepcji programowej zgodnie ze schematem przedstawionym na rysunku 1. Dalsze etapy projektowania skrzyowa drogowych obejmuj midzy innymi nastpujce dziaania [15]: a) zaprojektowanie organizacji ruchu wraz z oznakowaniem poziomym i pionowym, b) zaprojektowanie programu sterowania dla skrzyowa z sygnalizacj wietln, c) sprawdzenie przepustowoci wlotów podporzdkowanych skrzyowania i ocena warunków ruchu, d) zaprojektowanie nawierzchni jezdni, cieek rowerowych, chodników i zatok autobusowych, 1 Dziaania te nie s jednak zalecane w dokumentach strategicznych opisujcych tendencje rozwoju infrastruktury drogowo-ulicznej w miastach. W dokumentach tych zaleca si stosowanie rozwiza wpywajcych na ograniczenie natenia ruchu w miastach (np. zamknicia odcinków dla ruchu koowego), a zwaszcza jego centralnych czciach celem ksztatowania zmian w podziale modalnym.

3 Determinanty wyboru typu skrzyowania drogowego w miastach na etapie projektowania 597 e) zaprojektowanie zagospodarowania wyspy rodkowej dla skrzyowa o ruchu okrnym, f) zaprojektowanie owietlenia, g) zaprojektowanie zagospodarowania otoczenia skrzyowania. DANE WEJCIOWE obejmujce zebranie i opracowanie wielkoci wejciowych do projektowania w zakresie: danych urbanistyczno- rodowiskowych danych ruchowych UWARUNKOWANIA DOBORU TYPU SKRZYOWANIA przesanki ograniczeni a STADIUM KONCEPCJI PROGRAMOWEJ obejmujce: zdefiniowanie wariantów rozwiza, analiz wariantów popart: o obliczeniami przepustowoci o ocen warunków ruchu o ocen efektywnoci wybór optymalnego wariantu sprawno ruchu bezpieczestwo ruchu ekonomika ruchu komfort jazdy wpyw na rodowisko KRYTERIA DOBORU TYPU SKRZYOWANIA STADIUM PROJEKTU Rys. 1. Stadium koncepcji programowej jako dziaanie w procesie projektowania skrzyowa drogowych Proces projektowania skrzyowania drogowego w Polsce wymaga zebrania odpowiednich danych 2 i spenienia okrelonych uwarunkowa. Szczegóowe zestawienie niezbdnych do projektowania skrzyowa danych urbanistyczno-rodowiskowych, ruchowych oraz ekonomicznych przedstawiono w polskich wytycznych projektowania skrzyowa [15]. W dokumencie tym zawarto równie w sposób szczegóowy zestawienie elementów projektowania zarówno na etapie stadium koncepcyjnym, jak i stadium projektu budowlanego. Procedura projektowania na etapie koncepcyjnym w wietle wytycznych projektowania skrzyowa [15] wymaga analizy wariantów typów skrzyowania (m.in. na podstawie oceny przepustowoci oraz warunków ruchu). W tej fazie powinny zosta przede wszystkim uwzgldnione wszystkie uwarunkowania wpywajce na efektywno funkcjonowania wybranego typu skrzyowania. Nastpnie na etapie projektu budowlanego, nastpuje ucilenie wszystkich elementów i parametrów wybranego wczeniej rozwizania. 2 W Polsce zakres danych do projektowania w sposób ramowy jest podany w dokumencie opublikowanym przez Generaln Dyrekcj Dróg Krajowych i Autostrad (GDDKiA), którym jest Zarzdzenie w sprawie stadiów i skadu dokumentacji projektowej dla dróg i mostów w fazie przygotowania zada z 2009 roku [18] i jego kolejne aktualizacje. Zacznik do wzmiankowanego zarzdzenia stanowi zbiór wytycznych opisujcych wymagane dziaania i dokumenty w fazie projektowania obiektów drogowych np. skrzyowa, dróg i mostów. Zarzdzenie to dotyczy jednak wycznie dróg krajowych.

4 598 Aleksander Sobota, Grzegorz Karo, Renata ochowska Komentarz autorów do procedury projektowania Zdaniem autorów stadium koncepcyjne wymaga mudnych i czasochonnych analiz gownie ze wzgldu na potrzeb obliczenia przepustowoci, co w praktyce staje si przyczynkiem powstawania bdów projektowych. Dlatego te w niniejszym artykule przedstawiono propozycj metody doboru typu skrzyowania, która bazuje na opracowanej w pracy A. Soboty [6] metodzie szacowania przepustowoci. Wydaje si, e z praktycznego punktu widzenia dla projektanta wstpny wybór wariantu proponowanego typu skrzyowania powinien by uproszczony, a szczegóowe analizy np. obliczenia przepustowoci powinny dotyczy dopiero wybranego wariantu lub zakresu wariantów w ramach ustalonego typu skrzyowania. Takie podejcie pozwoli na selekcj rozwaanych przez projektanta typów skrzyowa uatwiajc wybór docelowego rozwizania ZAKRES STOSOWANIA OKRELONYCH TYPÓW SKRZYOWA W Rozporzdzeniu Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. [5] ustalono zakres stosowania okrelonych typów skrzyowa lub wzów w zalenoci od klas krzyujcych si dróg, co zaprezentowano w tablicy 1. Natomiast w wytycznych projektowania skrzyowa [15] zakres ten rozszerzono o rondo due, rondo rednie, rondo mae, mini rondo, co przedstawiono w tablicy 2. W tablicy tej szarym kolorem oznaczono omawiane zmiany. Tablica 1 Zakres stosowania okrelonych typów skrzyowa na drogach poszczególnych klas wg Rozporzdzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. [5] Klasa drogi A S GP G Z L D A W W W P, (W) P P P S W W W, (Sc) W, Sc P, (Sp) P P GP W W, (Sc) W, Sc Sc, (W) Sc, (Sp) Sc, Sp Sz, Sp G P, (W) W, Sc Sc, (W) Sc, Sz Sc, Sz Sc, Sz Sz Z P P, (Sp) Sc, (Sp) Sc, Sz Sc, Sz Sc, Sz Sc, Sz L P P Sc, Sp Sc, Sz Sc, Sz Sz Sz D P P Sz, Sp Sz Sc, Sz Sz Sz Oznaczenia w tablicy A autostrada W wze, S droga ekspresowa Sc skrzyowanie skanalizowane, GP droga gówna ruchu przyspieszonego Sz skrzyowanie zwyke, G droga gówna Sp skrzyowanie tylko na prawe skrty, Z droga zbiorcza P przejazd drogowy, L droga lokalna (...) rozwizania dopuszczalne wyjtkowo D droga dojazdowa w uzasadnionych przypadkach ródo:[5]

5 Determinanty wyboru typu skrzyowania drogowego w miastach na etapie projektowania 599 Tablica 2 Zakres stosowania okrelonych typów skrzyowa na drogach poszczególnych klas wg wytycznych projektowania skrzyowa [15] Klasa drogi A S GP G Z L D A W W W P, (W) P P P S W W W, (Sc) W, Sc, (Rd) P, (Sp) P P GP W W, (Sc) W, Sc, Rd Sc, Rd, (Rs), Sc, (Rs), (Sz) Sc, Sp Sz, Sp G P, (W) W, Sc, (Rd) Sc, Rd, (Rs), (W) (W) Sc, Rm, Sz, (Rs) Sc, Rm, Sz Sc, Rm, Sz Sz Z P P, (Sp) Sc, (Rs), (Sp) Sc, Rm, Sz Sc, Rm, Sz Sc, Rm, Rl, Sz Sc, Rl, Sz L P P Sc, Sp Sc, Rm, Sz Sc, Rm, Rl, Sz Sz, Rm, Rl Sz D P P Sz, Sp Sz Sc, Rl, Sz Sz Sz Oznaczenia w tablicy A autostrada Sz skrzyowanie zwyke, S droga ekspresowa Sp skrzyowanie tylko na prawe skrty, GP droga gówna ruchu przyspieszonego P przejazd drogowy (w rónych poziomach), G droga gówna Rd rondo due, Z droga zbiorcza Rs rondo rednie, L droga lokalna Rm rondo mae, D droga dojazdowa Rl mini rondo. W wze, Sc skrzyowanie skanalizowane, ródo:[15] (...) rozwizania dopuszczalne wyjtkowo w uzasadnionych przypadkach Komentarz autorów do zakresu stosowania okrelonych typów skrzyowa Zakres zaprezentowany w tablicy 1 nie uwzgldnia wszystkich moliwych typów skrzyowa pooonych na wielopasowych cigach ulic w miastach, poniewa: a) rozporzdzenie dotyczy wstpnego doboru rozwizania dla krzyujcych si dróg (w zalenoci od ich klasy), po którym przeprowadzana jest analiza szczegóowa, b) rozporzdzenie powstao gównie z myl o drogach zamiejskich, w zwizku z czym ograniczono si do rozrónienia nastpujcych typów skrzyowa: skanalizowane, zwyke oraz tzw. skrzyowania na prawe skrty. Natomiast zakres przedstawiony w tablicy 2 równie nie daje projektantowi wyboru penego wachlarza dostpnych rozwiza. Midzy innymi nie uwzgldnia skrzyowa z wysp centraln, które s obiektami speniajcymi istotn rol w sieci drogowo-ulicznej miast i aglomeracji. Jak wykazay badania A. Soboty [6] skrzyowania te, dziki duej przepustowoci, przenosz sprawnie due potoki ruchu. Dlatego te wystpuj gównie w tych miejscach sieci drogowo-ulicznej, gdzie przecinaj si cigi komunikacyjne wane dla obsugi ruchu wewntrznego i tranzytowego w miastach. Przykad tych skrzyowa przedstawiono na rysunku 2.

6 600 Aleksander Sobota, Grzegorz Karo, Renata ochowska a) Rondo Dmowskiego w Rzeszowie (ulice Pisudskiego, Ciepliskiego) b) Rondo Fordoskie w Bydgoszczy (ulice Jagielloska, Fordoska, Most Pomorski, Wyszyskiego) Rys. 2. Przykady skrzyowa z wysp centraln zlokalizowanych w wanych cigach komunikacyjnych duych miast Polski [12] Warto podkreli, e skrzyowania z wysp centraln poza du przepustowoci maj pewne wady, do których mona zaliczy niedostateczny poziom bezpieczestwa ruchu drogowego wynikajcy m.in. z [7]: a) niewaciwego trasowania jezdni wlotów i wylotów (przejazd w relacji na wprost odbywa si po uku o duym promieniu), b) niedostatecznej widocznoci wewntrznej powierzchni skrzyowania (umoliwienie na wlotach skrzyowa pooonych na wielopasowych cigach ulic ustawienia pojazdów w kilku kolumnach obok siebie) z wlotów, c) nieodpowiedniego usytuowania torowiska tramwajowego w obszarze skrzyowania (nietypowe usytuowanie torowiska tramwajowego moe powodowa dwukrotnie wiksz liczb zdarze drogowych z udziaem tramwajów w stosunku do skrzyowa, na których torowisko jest usytuowane typowo), d) nieodpowiedniej odlegoci pomidzy wlotami skrzyowania (zbyt dua odlego midzy wlotami czyni skrzyowanie mao zwartym, co pogarsza jego czytelno natomiast zbyt maa odlego midzy wlotami wymusza od kierowców wysz koncentracj w celu dokonania prawidowej oceny sytuacji ruchowej), e) zbyt duych wartoci promieni uków wyokrglajcych krawdzie jezdni do skrtu w prawo (zbyt due wartoci promieni nie wymagaj od kierowców zmniejszenia prdkoci), f) niewaciwych programów sygnalizacji (brak zapewnienia odpowiedniej przepustowoci pojazdom w danej relacji lub brak zapewnienia dostatecznej dugoci czasu midzyzielonego),

7 Determinanty wyboru typu skrzyowania drogowego w miastach na etapie projektowania 601 g) stosowania rónych sposobów organizacji ruchu. Przedstawione w pracy [6] wyniki bada wskazuj, e skrzyowania z wysp centraln nie s jedynym skutecznym rozwizaniem zapewniajcym obsug potoków ruchu o duym nateniu. Wyniki tych bada dowodz, e rozbudowane skrzyowania skanalizowane cechuj si równie du przepustowoci UWARUNKOWANIA STOSOWANIA SKRZYOWA NA TERENACH ZABUDOWY Przy wyborze typów skrzyowa na terenach zabudowy naley uwzgldnia nastpujce czynniki: funkcje krzyujcych si dróg, zagospodarowanie otoczenia i przepustowo, przy równoczesnym spenieniu wymaga bezpieczestwa ruchu. Jednym ze rodków poprawy bezpieczestwa ruchu jest odpowiednio zaprojektowany program sygnalizacji wietlnej, który w niektórych przypadkach prowadzi do zwikszenia przepustowoci skrzyowa (porzdkowanie ruchu). Uwarunkowania stosowania skrzyowa zwykych, skanalizowanych, rond i skrzyowa z wysp centraln na terenach zabudowy przedstawiono w wytycznych projektowania skrzyowa drogowych 3 [15]. Komentarz autorów do uwarunkowa stosowania skrzyowa na terenach zabudowy przedstawionych w wytycznych projektowania skrzyowa [15] Stosowanie rond na terenach zabudowy wynika gównie z faktu, e nale one do grupy skrzyowa zapewniajcych wysoki poziom bezpieczestwa ruchu i cechuj si wysz sprawnoci ni skrzyowania z pierwszestwem przejazdu. Ronda mog peni równie rol elementu uspokojenia ruchu. Warto zauway, e w wytycznych projektowania skrzyowa drogowych nie uwzgldniono istotnych uwarunkowa, mogcych wpywa na wybór ronda jako rozwizania optymalnego tj.: a) nie naley stosowa rond w otoczeniu cigów pieszych o duym nateniu ruchu pieszego, gdy dua liczba pieszych w obszarze ronda wpywa negatywnie na pynno i sprawno ruchu na tych skrzyowaniach, b) nie naley stosowa rond w cigach drogowych charakteryzujcych si wystpowaniem duego udziau pojazdów cikich, gdy przejazd takiego pojazdu przez rondo odbywa si znacznie wolniej, co negatywnie wpywa na ich przepustowo; dowodz tego niemale codzienne problemy odnotowywane na rondzie w Kobieli (skrzyowanie dróg krajowych nr 15 i nr 50), które przedstawiono na rysunku 3 prezentujc wartoci redniej prdkoci na czterech wlotach tego ronda z dnia r. zarejestrowane podczas popoudniowego szczytu komunikacyjnego [13]. 3 Jako uzupenienie ogólnych uwarunkowa stosowania rond (zamieszczonych w [15]) przedstawiono w Wytycznych projektowania skrzyowa drogowych - cz 2 [16] bardziej szczegóowe uwarunkowania dotyczce stosowania rond: duych, rednich, maych i mini.

8 602 Aleksander Sobota, Grzegorz Karo, Renata ochowska Legenda : Rys. 3. Prezentacja wartoci redniej prdkoci na rondzie w Kobielii [13, 14] Wedug wytycznych [15] skrzyowanie z wysp centraln powinno by zastosowane na skrzyowaniach ulic klasy G i wyszej oraz na dwujezdniowych ulicach klasy Z. Ponadto ze wzgldu na bezpieczestwo ruchu skrzyowanie tego typu nie powinno funkcjonowa bez sygnalizacji wietlnej. Jednak w warunkach krajowych takie przypadki wystpuj. Przykady takich obiektów przedstawiono na rysunku 4. Dbrowa Górnicza Rondo Jagiellonów w Bydgoszczy (ulice: Królowej Jadwigi, Sobieskiego i Kociuszki) (ulice Jagielloska, Bernardyska, 3-go Maja) Rys. 4. Skrzyowania z wysp centraln bez sygnalizacji wietlnej [12] Poza przepisami zawartymi w wytycznych [15, 16] w pracy M. Traczaa i R. Allsopa [10] mona znale równie uwarunkowaniaa dotyczce midzy innymi pola zastosowa takich typów skrzyowa jak: zwyke, z poszerzonymi wlotami, ronda oraz skrzyowania z wysp centraln. W publikacji tej uwarunkowania dla omawianych typów skrzyowa przedstawiono w zalenoci od sposobu regulacji ruchu na tych obiektach wyróniajc nastpujce moliwoci: zastosowanie sygnalizacji wietlnej, okrelenie pierwszestwa przejazdu dla jednej z dróg regulowane znakami A-7 i B-20 oraz okrelenie pierwszestwa przejazdu dla pojazdów na rondzie (z lewej). Niewtpliwie opis uwarunkowa zamieszczony w publikacji [10] stanowi uzupenienie informacji zawartych w wytycznych projektowania skrzyowa [15, 16] Niestety przedstawione uwarunkowania nie uwzgldniaj z wystarczajc szczegóowoci specyfiki ruchu na skrzyowaniach zlokalizowanych w miastach oraz nie wskazuj dla

9 Determinanty wyboru typu skrzyowania drogowego w miastach na etapie projektowania 603 takich przypadków moliwie szczegóowych rozwiza geometrycznych. Rozszerzenie w tym zakresie metodyki projektowania skrzyowa, poprzez wskazanie dostpnego rozwizania sporód grupy skrzyowa zwykych, skanalizowanych, rond i tych z wysp centraln, zaproponowano w pracy A. Soboty [6] KRYTERIUM NATENIA RUCHU W WYBORZE TYPU SKRZYOWANIA Oprócz uwarunkowa i zalece o charakterze lokalizacyjno geometrycznym w wyborze typu skrzyowania uwzgldnia si oczywicie kryterium natenia ruchu. W tym kontekcie w wytycznych [15] wyróniono trzy typy skrzyowa: a) skrzyowania z pierwszestwem przejazdu, b) ronda, c) skrzyowania z sygnalizacj wietln. Zaoono przy tym, e skrzyowania z pierwszestwem przejazdu oraz skrzyowania z sygnalizacj mog by zarówno skrzyowaniami zwykymi jak i skanalizowanymi. W wytycznych projektowania skrzyowa [15] przedstawiono zakresy stosowania skrzyowa odnoszce si do typowych rozwiza geometrii i organizacji ruchu na wlotach oraz do najczciej spotykanych zakresów zmiennoci struktury kierunkowej ruchu dla dróg dwujezdniowych. Zakresy te warunkuj wybór typu skrzyowania w zalenoci od natenia ruchu. Podobnie w metodzie podanej przez M. Tracza i R. Allsopa [10] warto natenia ruchu determinuje wybór sporód: wzów, skrzyowa z sygnalizacj wietln lub rond i skrzyowa bez sygnalizacji. Przy uwzgldnieniu kryterium natenia ruchu zakresy praktycznych zastosowa poszczególnych typów skrzyowa s zalene od przepustowoci krytycznych pasów ruchu (okrelanych na podstawie wartoci stopnia obcienia), zakresem rozbudowy skrzyowa oraz struktur kierunkow ruchu na skrzyowaniu. Kryterium natenia ruchu przy wyborze typu skrzyowania odnosi si do [15]: a) skrzyowa z pierwszestwem przejazdu obejmujcych rozwizania bez oraz z wydzielonymi pasami ruchu dla skrtu w lewo z drogi z pierwszestwem przejazdu, b) rond obejmujcych rozwizania jednopasowe oraz dwupasowe, c) skrzyowa z sygnalizacj obejmujcych rozwizania bez oraz z wydzielonymi pasami ruchu dla relacji skrtnych na wlotach krzyujcych si dróg. Na rysunku 5 zaprezentowano typowe warianty organizacji ruchu na skrzyowaniach wyrónionych w omawianym kryterium wyboru typu skrzyowania. Opisywane kwestie zostay równie dostrzeone i zaprezentowane w artykule J. Chodura i J. Knota [1], w którym stwierdzono, e kryterium natenia ruchu w wyborze typu skrzyowania sprawdza si w odniesieniu do skrzyowa sterowanych sygnalizacj wietln tylko wtedy, gdy zastosowana jest sygnalizacja dwufazowa.

10 604 Aleksander Sobota, Grzegorz Karo, Renata ochowska Rys. 5. Organizacja ruchu na wlotach skrzyowa wyrónionych w kryteriach wyboru typu skrzyowania gdzie: Z skrzyowania z pierwszestwem przejazdu, S skrzyowania z sygnalizacj wietln, R ronda [15] Komentarz autorów do kryterium natenia ruchu w wyborze typu skrzyowania przedstawionego w wytycznych projektowania skrzyowa [15] Wedug autorów zalecenia przedstawione w wytycznych projektowania skrzyowa [15] mona uzupeni w warunkach krajowych midzy innymi o nastpujce elementy doboru typu skrzyowa, zlokalizowanych w miecie: a) uwzgldnienie wpywu kanalizacji ruchu na przepustowo skrzyowa, gdy na podstawie wyników bada przedstawionych w pracy [6] mona stwierdzi, e zakres stosowanej kanalizacji ruchu w warunkach krajowych ma istotny wpyw na przepustowo skrzyowania (na przykad przepustowo skrzyowania skanalizowanego o tej samej liczbie pasów ruchu i tym samym ukadzie faz sygnalizacyjnych jest wiksza od przepustowoci skrzyowania zwykego o okoo 400 do 1000 [E/h]); b) uwzgldnienie moliwoci wyboru duych skrzyowa o wysokiej przepustowoci, zapewniajcych dobre warunki ruchu, poniewa w obowizujcych wytycznych zaoono, e najwiksza przepustowo, zarówno dla skrzyowa bez sygnalizacji jak i skrzyowa z sygnalizacj to okoo 4500 [E/h]; tymczasem wyniki bada przedstawione w [6] wskazuj, e przy takiej organizacji ruchu przepustowo

11 Determinanty wyboru typu skrzyowania drogowego w miastach na etapie projektowania 605 skrzyowania moe ksztatowa si na poziomie 5000 [E/h], a na wikszych obiektach (wyczajc te z wysp centraln) nawet do 8000 [E/h]); c) rozszerzenie zakresu moliwych do wyboru rozwiza skrzyowa z sygnalizacj wietln, pod wzgldem cznej liczby pasów ruchu, gdy w obowizujcych wytycznych ograniczono si do 12 pasów ruchu (rozwizanie S46 zaprezentowane na rysunku 5), podczas gdy obecnie istnieje potrzeba stosowania bardziej rozbudowanych skrzyowa, takich jak na przykad skrzyowanie ulic Kociuszki i Jana Pawa II o 21 pasach ruchu na wszystkich wlotach zlokalizowane w Czstochowie (rysunek 6); d) uwzgldnienie rodzaju sterowania sygnalizacji i ukadu faz (obecnie przyjmuje si, e parametry programu sygnalizacji bd dobierane na podstawie oddzielnych analiz). Rys. 6. Skrzyowanie o 21 pasach ruchu ulic Kociuszki i Jana Pawa II znajdujce si w Czstochowie [12] 2.5. KRYTERIUM PUNKTOWE DLA OCENY POTRZEBY STOSOWANIA SYGNALIZACJI WIETLNEJ Wedug Rozporzdzenia Ministra Infrastruktury z 3 lipca 2003 r. [4] ocena koniecznoci stosowania sygnalizacji wietlnej powinna si odbywa dla kadego skrzyowania na etapie prac stadialnych. Tak ocen naley odnie do konkretnej sytuacji drogowej i ruchowej z uwzgldnieniem jej specyfiki. Generalnie wprowadzenie sygnalizacji powinno spowodowa [4]: a) popraw bezpieczestwa ruchu (co jest celem nadrzdnym i wystarczajcym przy rozpatrywaniu zasadnoci budowy sygnalizacji), b) popraw warunków ruchu relacji podporzdkowanych, c) usprawnienie przejazdu (np. zastosowanie priorytetu) dla pojazdów transportu zbiorowego oraz usprawnienie ruchu pieszego (sygnalizacja wzbudzana), d) zwikszenie efektywnoci sterowania strumieniami ruchu na cigach lub w obszarze, poprzez wczenie danego skrzyowania do systemu sterowania ruchem. Wedug rozporzdzenia [4], przy podejmowaniu decyzji o wprowadzeniu sygnalizacji wietlnej, pomocnym moe by wynik jednego z dodatkowych kryteriów punktowych, kwantyfikujcych poszczególne elementy analizy stanu bezpieczestwa i warunków ruchu.

12 606 Aleksander Sobota, Grzegorz Karo, Renata ochowska Zaoono przy tym, e wynik tego kryterium nie moe by jedynym czynnikiem rozstrzygajcym. Oceniajc konieczno zastosowania sygnalizacji naley przeprowadzi analiz uwzgldniajc [4]: a) dane o istniejcym lub przewidywanym nateniu ruchu pojazdów w kilku charakterystycznych okresach doby i tygodnia, b) dane o nateniu ruchu pieszego, c) dane o liczbie i rodzaju zdarze drogowych, d) ocen warunków ruchu, a w szczególnoci: - widoczno na wszystkich wlotach, - wielkoci kolejek na wlotach podporzdkowanych, - czasy oczekiwania na przejazd z wlotów podporzdkowanych, - moliwo dokonania zmian geometrii skrzyowania i organizacji ruchu, niezbdnych do poprawnego rozmieszczenia sygnalizatorów i prawidowego rozwizania sterowania. Komentarz autorów do kryterium punktowego dla oceny potrzeby stosowania sygnalizacji wietlnej Wedug autorów zalecenia przedstawione w rozporzdzeniu [4] mona uzupeni o dodatkowe procedury doboru skrzyowa o czterech wlotach, które eliminowayby wystpujce obecnie nastpujce ograniczenia: a) uwzgldnienie natenia i warunków ruchu jedynie poprzez podanie wymaganej/zalecanej liczby pasów jako: mniej ni 8 pasów, od 8 do 12 pasów oraz wicej ni 12 pasów; w tym ostatnim przypadku, ze wzgldu na wystpowanie duego zakresu moliwej liczby pasów na skrzyowaniu, okrelenie rozwiza jest mao dokadne, b) rozpatrywanie tylko przypadków, dla których sumaryczne natenie ruchu na skrzyowaniu nie przekracza 3000 [P/h]; tymczasem badania A. Soboty [6] wykazay, e w miastach obserwuje si natenie ruchu na skrzyowaniach pooonych na wielopasowych cigach ulic znacznie przekraczajce t warto, c) dobieranie liczby punktów w oparciu o natenie ruchu najsabiej obcionego wlotu, dla przypadków mniejszych od 300 i wikszych od 300 [P/h]; w wielu miastach Polski natenie ruchu najsabiej obcionego wlotu przekracza kilkukrotnie warto 300 [P/h] [6]. 3. PROPOZYCJA METODY DOBORU TYPU SKRZYOWANIA NA ETAPIE PLANOWANIA I PROJEKTOWANIA KONCEPCYJNEGO W pracy A. Soboty [6] przedstawiono propozycj metody doboru najkorzystniejszych typów skrzyowa zlokalizowanych na wielopasowych cigach ulic na podstawie znajomoci prognozowanego natenia ruchu na skrzyowaniu oraz dostpnej powierzchni

13 Determinanty wyboru typu skrzyowania drogowego w miastach na etapie projektowania 607 pod projektowany obiekt. Naley jednak podkreli, e proponowana metoda ma zastosowanie na etapie projektowania koncepcyjnego, co schematycznie zaznaczono na rysunku 7: STADIUM KONCEPCJI PROGRAMOWEJ obejmujce: zdefiniowanie wariantów rozwiza, analiz wariantów popart: o obliczeniami przepustowoci o ocen warunków ruchu o ocen efektywnoci wybór optymalnego wariantu Etap, na którym proponowana metoda moe mie swoje zastosowanie. Rys. 7. Umiejscowienie proponowanej metody w stadium koncepcji programowej Celem opracowania propozycji tej metody byo zawenie zbioru moliwych typów skrzyowa do takich, które bd rozwaane jako najbardziej obiecujce rozwizania na dalszych etapach analizy, polegajcych m.in. na obliczeniu przepustowoci i ocenie warunków ruchu. Proponowana metoda uwzgldnia tylko najwaniejsze charakterystyki determinujce funkcjonowanie skrzyowa m.in. liczb pasów ruchu na skrzyowaniu, liczb faz sygnalizacyjnych oraz dostpn powierzchni pod projektowane skrzyowanie. Omawiana metoda bazuje na opracowanych w pracy A. Soboty [6] modelach przepustowoci pomierzonej, które okrelono dla czterowlotowych skrzyowa pooonych na wielopasowych cigach ulic. Przepustowo pomierzon wyznaczono metod bezporedni polegajc na obserwacji natenia ruchu w stanie nasycenia ruchem. Zatem przepustowo pomierzona skrzyowania to wielko wyraana w [E/h], wyznaczana jako rednia warto sumy nate ruchu na wszystkich jego wlotach, uzyskana na podstawie pomiarów ruchu w poszczególnych próbach, przy spenieniu warunku, e na wszystkich pasach ruchu wszystkich wlotów wystpuje stan penego nasycenia ruchem. Stan ten identyfikowano na podstawie permanentnego wystpowania kolejek pozostajcych pojazdów na pasach ruchu. Przepustowo pomierzon skrzyowania czterowlotowego wyznaczano z zalenoci: n k Qij j1 i1 Ce 4 n (1) gdzie: Ce przepustowo pomierzona skrzyowania [E/h], Q ij natenie ruchu w interwale 15 minutowym na i-tym wlocie w j-tej próbie, w warunkach penego nasycenia na wszystkich jego pasach i na wszystkich wlotach, przy danej charakterystyce struktury rodzajowej i kierunkowej ruchu [E/15min], k liczba wlotów badanego skrzyowania (w tym przypadku k=const=4),

14 608 Aleksander Sobota, Grzegorz Karo, Renata ochowska n liczba prób pomiarowych, w których odnotowano stan nasycenia ruchem na wszystkich wlotach. Gówn zalet proponowanej metody jest moliwo szybkiego uzyskania wstpnego rozwizania (na etapie projektowania koncepcyjnego). Wynika to z faktu, e metoda ta nie wymaga przeprowadzenia oblicze przepustowoci, poniewa wykorzystuje ona przedstawione w pracy A. Soboty [6] modele przepustowoci pomierzonej FORMALIZACJA PROPONOWANEJ METODY DOBORU TYPU SKRZYOWANIA W FAZIE PLANOWANIA I PROJEKTOWANIA KONCEPCYJNEGO Zbiór W numerów moliwych typów skrzyowa w sposób formalny mona przedstawi jako: W w : w 1,..., 11 (2) gdzie: w 1 skrzyowanie zwyke z sygnalizacj dwufazow lub dwufazow z podfaz, w 2 skrzyowanie zwyke z sygnalizacj trójfazow lub wielofazow, w 3 skrzyowanie skanalizowane z sygnalizacj dwufazow, w 4 skrzyowanie skanalizowane z sygnalizacj dwufazow z podfaz, w 5 skrzyowanie skanalizowane z sygnalizacj trójfazow lub wielofazow, w 6 skrzyowanie z wysp centraln z sygnalizacj dwufazow, w 7 skrzyowanie z wysp centraln z sygnalizacj dwufazow z podfaz, w 8 skrzyowanie z wysp centraln z sygnalizacj trójfazow lub wielofazow, w 9 skrzyowanie z wysp centraln o ruchu regulowanym znakami A-7 i C-12, w 10 rondo mae o ruchu regulowanym znakami A-7 i C-12, w 11 rondo rednie o ruchu regulowanym znakami A-7 i C-12. Ponadto zdefiniowano zbiór LP, którego elementy okrelaj liczb pasów ruchu na skrzyowaniu, jako: LP lp : lp 6,..., 20 (3) Oczywicie dla kadego typu skrzyowania istnieje okrelony zakres dopuszczalnej liczby pasów ruchu. W zwizku z tym przyjto, e na iloczynie kartezjaskim W LP zadane jest odwzorowanie, które przeksztaca elementy tego iloczynu w zbiór 0, 1, tj.: : W LP 0,1

15 Determinanty wyboru typu skrzyowania drogowego w miastach na etapie projektowania 609 przy czym w, lp 1 pasów ruchu równa lp, w przeciwnym przypadku w, lp 0 w,lp dla proponowanej metody zaprezentowano w tablicy 3. oznacza, e dla w-tego typu skrzyowania moe wystpi liczba. Wartoci odwzorowania Nr typu skrzyowania Wartoci odwzorowania dla proponowanej metody Liczba pasów ruchu Tablica 3 Ponadto zaoono, e na iloczynie kartezjaskim W LP zadane s odwzorowania Ce, Pow oraz Pow, które przeksztacaj elementy tego iloczynu w zbiór 0, tj.: av min,, Ce : W LP 0 Pow av Pow min : W LP 0 : W LP 0 przy czym: - Ce w, lp 0 ma interpretacj wartoci przepustowoci pomierzonej dla w-tego typu skrzyowania przy liczbie pasów ruchu równej lp, - Pow, av w lp 0 ma interpretacj redniej powierzchni zajmowanej przez skrzyowanie w-tego typu przy liczbie pasów ruchu równej lp, - Pow, min w lp 0 ma interpretacj minimalnej powierzchni zajmowanej przez skrzyowanie typu w przy liczbie pasów ruchu równej lp. W przypadku, gdy w, lp 0, przyjmuje si, e wartoci Ce w, lp 0, Pow av w, lp 0 oraz Pow min w, lp 0. Wartoci w lp Ce,, Pow av w, lp oraz Pow w, lp min zostay wyznaczone na podstawie analizy wyników bada ruchu ze 166 skrzyowa w 24 miastach Polski przedstawionych w pracy [6]. Wartoci Ce w, lp, Pow av w, lp oraz Pow min w, lp zostay wyznaczone jedynie dla przypadków, gdy w, lp1. Na rysunku 8 zaprezentowano sposób postpowania przy wyborze typów skrzyowa na etapie planowania i projektowania koncepcyjnego.

16 610 Aleksander Sobota, Grzegorz Karo, Renata ochowska Rys. 8. Sposób postpowania przy wyborze typu skrzyowania na etapie planowania i projektowania koncepcyjnego wedug autorskiej metody A. Soboty [6] W proponowanej metodzie zaoono, e dla analizowanego skrzyowania znana jest warto prognozowanego natenia ruchu oznaczona jako Q p oraz dostpna powierzchnia oznaczona jako Pow dost. Metoda obejmuje kilka kroków, co w sposób sformalizowany mona przedstawi jako: KROK 1: WYZNACZENIE ZBIORU W ZAWIERAJCEGO NUMERY TYPÓW SKRZYOWA SPENIAJCE WARUNEK UWZGLDNIAJCY PROGNOZOWANE NATENIE RUCHU Przyjto, e na iloczynie kartezjaskim W LP zadane jest odwzorowanie, które przeksztaca elementy tego iloczynu w zbiór 0,1, tj.: : W LP 0,1 przy czym wartoci w,lp okrelone s nastpujco: 1, gdy Ce w, lp Qp w, lp (4) 0, gdy Ce w, lp Qp Odwzorowanie ma charakter pomocniczy i pozwala wyodrbni te przypadki, dla których speniony jest warunek uwzgldniajcy prognozowane natenie ruchu. W zwizku z tym dla kadego typu skrzyowania o numerze w W mona zdefiniowa zbiór LP' w LP, którego elementy okrelaj dopuszczalne liczby pasów ruchu dla

17 Determinanty wyboru typu skrzyowania drogowego w miastach na etapie projektowania 611 kadego w-tego typu skrzyowania po uwzgldnieniu powyszego warunku, tj.: LP' w lp w, lp1, lp LP, ww : (5) Na tej podstawie mona okreli zbiór W' W zawierajcy tylko te numery typów skrzyowa, które speniaj warunek uwzgldniajcy prognozowane natenie ruchu, tj.: w W' w: LP' (6) KROK 2: OKRELENIE DLA KADEGO ELEMENTU ZBIORU W MINIMALNEJ LICZBY PASÓW RUCHU Przyjto, e na zbiorze W' zadane jest odwzorowanie elementy tego zbioru w zbiór LP, tj.: lp' min, które przeksztaca lp ' min : W' LP przy czym lp' min w LP ma interpretacj minimalnej liczby pasów ruchu dla w-tego typu skrzyowania przy spenieniu warunku uwzgldniajcego prognozowane natenie ruchu. Wartoci ' w wyznacza si wedug zalenoci: lp min w min lp, min lp LP'w W lp' w (7) KROK 3: WYZNACZENIE ZBIORU W ZAWIERAJCEGO NUMERY TYPÓW SKRZYOWA SPENIAJCE WARUNEK UWZGLDNIAJCY DOSTPN POWIERZCHNI POD PROJEKTOWANE SKRZYOWANIE W tym kroku nastpuje sprawdzenie, czy dla wszystkich typów skrzyowa, których numery s elementami zbioru W' speniony jest warunek uwzgldniajcy dostpn powierzchni. W ten sposób wyznacza si zbiór W' ' jako: W' ' w w Pow w, lp' min Pow, ww' : min dost (8) Otrzymany w ten sposób zbiór W' ' wskazuje na rozwizania, które mog by brane pod uwag przy dalszych, bardziej szczegóowych analizach. KROK 4: WYZNACZENIE NAJLEPSZEGO ROZWIZANIA NA ETAPIE PLANOWANIA I PROJEKTOWANIA KONCEPCYJNEGO (KROK OPCJONALNY) Proponowana metoda pozwala równie na okrelenie preferowanego typu skrzyowania na etapie planowania i projektowania koncepcyjnego. Najlepsze rozwizanie, oznaczane * przez w, mona wyznaczy jako typ skrzyowania, dla którego rednia wielko powierzchni Pow (przy ustalonej liczbie pasów ruchu) jest najbardziej zbliona do av

18 612 Aleksander Sobota, Grzegorz Karo, Renata ochowska dostpnej powierzchni skrzyowania * w : Pow av Pow dost, tzn.: * * w, lp' w Pow minpow w, lp' w min dost ww'' av min Pow dost (9) 4. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Celem artykuu byo syntetyczne scharakteryzowanie obowizujcych w kraju wytycznych, którymi musz wspiera si projektanci przy doborze skrzyowa drogowych, pooonych na wielopasowych cigach ulic w miastach. Dokumenty wykorzystywane na poszczególnych etapach projektowania oceniono z punktu widzenia ich przydatnoci do analiz planistycznych. Warto zauway, e wikszo z krajowych dokumentów powstaa z myl o drogach zamiejskich i tym samym nie uwzgldnia specyfiki ruchu drogowego w miastach. Ponadto najwaniejsze dokumenty powstay w okresie, gdy liczba pojazdów w kraju bya znacznie mniejsza, co potwierdzaj obecne, znacznie wysze wskaniki motoryzacji w miastach i aglomeracjach oraz wskanik krajowy, który od 2001 roku wzrós o ponad 80% z prawie 260 [poj./1000 mieszk.] w 2001 roku do blisko 470 [poj./1000 mieszk.] w 2011 roku [11]. Jedne z najnowszych bada A. Soboty [6], dotyczcych funkcjonowania skrzyowa miejskich, wskazuj jednoczenie na potrzeb rozszerzenia zakresu obowizujcych wytycznych o procedur sprawnego doboru typu skrzyowania w fazie stadium koncepcji programowej. W tym celu przedstawiono propozycj metody doboru typu skrzyowania na etapie planowania i projektowania koncepcyjnego. W artykule zaprezentowano jej formalizacj. Warto podkreli, e planowane jest wprowadzenie stosownych korekt w rozporzdzeniu [5], czego dowodem jest przeprowadzona w 2010 roku ekspertyza [9], dotyczca Rozporzdzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiada drogi publiczne i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 43, poz. 430) [5], wskazujca niezbdny zakres jego nowelizacji. Bibliografia 1. Chodur J., Knot J.: Wpyw bezkolizyjnego sterowania ruchem na skrzyowaniu na jego sprawno ruchow. Transport Miejski i Regionalny, nr 5, 2009, strony Karo G.: Transport w logistycznym acuchu dostaw a zatoczenie komunikacyjne miast i aglomeracji. (w) Kowalska K., Markusik S. (red.): Sprawno i efektywno zarzdzania acuchem dostaw. Wydawnictwo WSB w Dbrowie Górniczej, s , Dbrowa Górnicza Karo G., ochowska R., Sobota A.: Dynamiczne zarzdzanie ruchem w aglomeracji górnolskiej z wykorzystaniem ITS. VIII Konferencja Naukowo-Techniczna z cyklu: Problemy komunikacyjne miast w warunkach zatoczenia motoryzacyjnego. SITK Oddzia w Poznaniu, strony Pozna 2011.

19 Determinanty wyboru typu skrzyowania drogowego w miastach na etapie projektowania Rozporzdzenie Ministra Infrastruktury z 3 lipca 2003 r. w sprawie szczegóowych warunków technicznych dla znaków i sygnaów drogowych oraz urzdze bezpieczestwa ruchu drogowego i warunków ich umieszczania na drogach. Dz. U. Nr 220, poz.2181 z dnia 23 grudnia 2003 r. 5. Rozporzdzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiada drogi publiczne i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 43, poz. 430). 6. Sobota A.: Analiza funkcjonalna czterowlotowych skrzyowa pooonych na wielopasowych cigach ulic w warunkach nasycenia ruchem. Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy, Wydzia Budownictwa i Inynierii rodowiska. Rozprawa doktorska. Bydgoszcz Szczuraszek T. i in.: Bezpieczestwo ruchu miejskiego. Wydawnictwa Komunikacji i cznoci, Warszawa Szotysek J.: Zarzdzanie kongesti w miastach. Transport Miejski i Regionalny, nr 6, 2008, s Tracz M., i in.: Ekspertyza dotyczca warunków technicznych jakim powinny odpowiada drogi publiczne i ich usytuowanie. SITK o Kraków, Kraków Tracz M., Allsop R.: Skrzyowania z sygnalizacj wietln. Wydawnictwa Komunikacji i cznoci, Warszawa Turek D. i in.: Transport. Wyniki dziaalnoci w 2011 r. Gówny Urzd Statystyczny, Warszawa Witryna internetowa portalu Google Maps: (odsona z dnia r.). 13. Witryna internetowa portalu Targeo: (odsona z dnia r.). 14. Witryna internetowa Urzdu Gminy w Kobieli: (odsona z dnia r.). 15. Wytyczne projektowania skrzyowa drogowych. Cz 1: Skrzyowania zwyke i skanalizowane (autorzy Tracz M., i in.), GDDP, Warszawa Wytyczne projektowania skrzyowa drogowych. Cz 2: Ronda (autorzy Tracz M., i in.), GDDP, Warszawa Zamkowska S.: Przeciwdziaanie kongestii w miastach. Transport Miejski i Regionalny, nr 11, 2008, s Zarzdzenie nr 17 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia r. w sprawie stadiów i skadu dokumentacji projektowej dla dróg i mostów w fazie przygotowania zada DETERMINANTS OF SELECTION OF INTERSECTION TYPE IN CITIES IN THE DESIGN PHASE Summary: In the article the formal and legal conditions of supporting the process of projecting and selection of type of intersection have been presented. In particular it applies into the intersections, which are located on multilane arteries in cities. The formal and legal conditions have directly influences on solutions, which are selected by designers. On the basis of the analysis of existing documents and own measurements, in the article the possible paths of enlargement of the existing guidelines have been presented. It has been done to intersections located on multilane arteries in cities. In addition the article presents the proposition of method of selection of the type of intersection in the conceptual project stage. Keywords: multilane arteries, intersections, designing