Model ruchu z prognozami metodologia obliczeń

Transkrypt

1 Studium lokalizacyjno funkcjonalno ruchowe rozwoju podhalańsko tatrzańskiego układu komunikacyjnego ze szczególnym uwzględnieniem dostępności Miasta Zakopane ZAŁĄCZNIK NR 4 Model ruchu z prognozami metodologia obliczeń

2 Wprowadzenie Odwzorowanie rzeczywistych warunków na sieci dróg w badanym obszarze jest moŝliwe za pomocą modelu ruchu. Opracowanie obszarowego modelu ruchu wymaga przeprowadzenia następujących działań: określenie obszaru analizy; opracowanie modelu sieci; opracowanie modelu generacji ruchu; wyznaczenie więźb ruchu; rozłoŝenie potoku ruchu na sieć. Aktualny model ruchu, a tym samym znajomość zachowań uczestników ruchu pozwala przy przyjęciu pewnych załoŝeń wyznaczyć prognozy ruchu w wymaganym okresie perspektywicznym. Określenie obszaru analizy Region objęty analizą podzielono na rejony komunikacyjne, gdzie granice rejonów pokrywają się z granicami gmin lub miast. W przypadku Nowego Targu miasto Nowy Targ uznano za jeden rejon komunikacyjny, a gminę podzielono na dwa rejony, ze względu na swój półkolisty kształt (kształt ten uniemoŝliwiałby usytuowanie środka cięŝkości rejonu w obszarze tego rejonu). Otrzymano w ten sposób 20 rejonów komunikacyjnych, które przedstawiono w tabeli poniŝej (k numer rejonu komunikacyjnego). W kaŝdym rejonie usytuowano środek cięŝkości (węzeł początkowy), który odwzorowuje źródło i cel ruchu w tym obszarze. Podział obszaru na rejony komunikacyjne wraz z zaznaczonym środkiem cięŝkości przedstawiono na rysunku II w załączniku 6. 2

3 k Powiat Status Nazwa rejonu 1 Miasto Zakopane 2 Gmina Kościelisko 3 Tatrzański Gmina Poronin 4 Gmina Biały Dunajec 5 Gmina Bukowina Tatrzańska 6 Miasto Nowy Targ 7 Gmina Nowy Targ Wschodni 8 Gmina Nowy Targ Zachodni 9 Gmina Szaflary 10 Gmina Czarny Dunajec 11 Gmina Lipnica Wielka 12 Gmina Jabłonka 13 Nowotarski Gmina Spytkowice 14 Gmina Raba WyŜna 15 Miasto Rabka-Zdrój 16 Gmina Ochotnica Dolna 17 Gmina Czorsztyn 18 Gmina Łapsze NiŜne 19 Gmina Krościenko n. Dunajcem 20 Gmina Szczawnica Model generacji ruchu Dla potrzeb analizy podróŝe podzielono ze względu na cztery grupy motywacji: związane z pracą i generowane przez pracujących ( = 1); związane z nauką i generowane przez osoby uczące się ( = 2); 3

4 związane z atrakcjami turystycznymi i generowane przez turystów oraz z innymi celami i generowane zarówno przez ludność miejscową, jak i turystów ( = 3). Dla kaŝdego rejonu komunikacyjnego ustalono zmienne objaśniające, które opisywały poszczególne grupy motywacji. Wśród zmiennych objaśniających znalazły się takie informacje jak: liczba mieszkańców; liczba osób pracujących; liczba osób uczących się; baza noclegowa; liczba miejsc pracy; liczba miejsc w szkołach; atrakcje turystyczne oraz inne główne cele podróŝy (urzędy, instytucje publiczne, obiekty handlowe i usługowe, itp.). Dane pozyskano korzystając z ogólnodostępnych informacji GUS (dane aktualne na rok 2007 i 2006), Ministerstwa Edukacji Narodowej (dane aktualne na dzień ) oraz dzięki uprzejmości gmin i miast. Wielkości zmiennych objaśniających dla poszczególnych rejonów przedstawiono w tabelach poniŝej. 4

5 Liczba mieszkańców k Nazwa rejonu Stan na rok Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne 8870 Dunajcem Szczawnica 7372 Liczba osób pracujących k Nazwa rejonu Stan na rok Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne 416 Dunajcem Szczawnica

6 Liczba osób uczących się k Nazwa rejonu Stan na rok Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne 426 Dunajcem Szczawnica 369 Liczba miejsc noclegowych k Nazwa rejonu Stan na rok Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne 1912 Dunajcem Szczawnica

7 Liczba miejsc pracy k Nazwa rejonu Stan na rok Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne 667 Dunajcem Szczawnica 1284 Liczba miejsc w szkołach ponadgminazjalnych k Nazwa rejonu Stan na rok Zakopane Kościelisko 0 3 Poronin 0 4 Biały Dunajec 0 5 Bukowina Tatrzańska 0 6 Nowy Targ Nowy Targ Wschodni 0 8 Nowy Targ Zachodni 0 9 Szaflary 0 10 Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice 0 14 Raba WyŜna 0 15 Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna 0 17 Czorsztyn 0 18 Łapsze NiŜne 77 Dunajcem Szczawnica 191 7

8 Model sieci Sieć transportowa analizowanego obszaru jest siecią drogowo-szynową. W modelu sieć drogową stanowią drogi krajowe (DK 7, DK 47, DK 49), drogi wojewódzkie (DW 957, DW 958, DW 959, DW 960, DW 961 oraz DW 969) oraz waŝniejsze (mające wpływ na sieć) drogi powiatowe, gminne i lokalne. Sieć kolejową reprezentuje linia kolejowa Zakopane-Kraków. Sieć transportową Podhala i Podtatrza przedstawiono na rysunku nr III (załącznik 6), natomiast na rysunku IV (załącznik 6) zobrazowano model tej sieci. Model sieci zbudowany jest z odcinków połączonych węzłami sieci, gdzie węzły początkowe połączone są z siecią za pomocą odcinków początkowych. Odcinki sieci stanowią ulice, natomiast węzły sieci obrazują skrzyŝowania. KaŜdy odcinek sieci przypisany ma kierunek oraz parametry takie jak: długość, prędkość komunikacyjna, liczba pasów, szerokość pasów i pobocza. Model sieci został zbudowany w oparciu o przeprowadzoną inwentaryzację układu drogowo kolejowego obszaru. Wyznaczenie więźb ruchu Macierz przemieszczeń pomiędzy rejonami komunikacyjnymi otrzymano korzystając ze wzorów: gdzie: F - macierz przemieszczeń; F ij gdzie: F = ( ) F ij - liczba podróŝy z rejonu i do rejonu j. 4 = = 1 F ij F ij F ij - liczba podróŝy z rejonu i do rejonu j ze względu na motywację ; 1, dla przemieszczeń związanych z pracą; = 2, dla przemieszczeń związanych z nauką; 3, dla przemieszczeń związanych z atrakcjami turystycznymi; 4, dla przemieszczeń związanych z innymi celami. 8

9 F P ij ij f ( w = d O = ij B k = 1 D j i ( D k P ) = a w b ij ij f ( w ij f ( w e ) ik c w ij )) gdzie: O i liczba podróŝy z rejonu i dla motywacji ; P ij prawdopodobieństwo wyboru podróŝy z rejonu i do rejonu j dla motywacji ; D j atrakcyjność rejonu j dla motywacji ; f ( w ij ) funkcja oporu; w ij odległość pomiędzy rejonem i a rejonem j; a, b, c, d kalibrowane parametry; B liczba rejonów komunikacyjnych (B = 20); k rejon komunikacyjny, gdzie k = 1 i, j, B. W obliczeniach korzystano z następujących załoŝeń: Macierze przemieszczeń wyznaczono dla godziny szczytu popołudniowego ( ); W rozpatrywanej godzinie z pracy powraca 50% osób, a ze szkoły 33% uczniów; Uczniowie szkół podstawowych i gimnazjum uczęszczają do szkół we własnych gminach, a tym samym nie generują przemieszczeń pomiędzy rejonami; Dla obszaru analizy 50% pracowników pracuje w gminie, w której mieszka, jeśli w danym rejonie jest wystarczająca liczba miejsc pracy; Dla obszaru analizy 80% uczniów szkół ponadgminazjalnych uczy się w gminie, w której mieszka, jeśli w danym rejonie jest wystarczająca liczba miejsc w szkole; Dla motywacji = 3 osoba podróŝująca wykonuje średnio 2 podróŝe dziennie; 9

10 Dodatkowo macierze przemieszczeń wyznaczono dla trzech okresów roku, róŝnicując je zapełnieniem bazy noclegowej poszczególnych rejonów komunikacyjnych. W analizie przyjęto następujące załoŝenia: Niski sezon zapełnienie bazy noclegowej na poziomie 5-10%; Średni sezon zapełnienie bazy noclegowej na poziomie 75%; Wysoki sezon zapełnienie bazy noclegowej na poziomie 120%. Na podstawie załoŝeń i danych o rejonie komunikacyjnym otrzymano liczby podróŝy i atrakcyjności dla motywacji i rejonu i/j, co przedstawiono w tabelach poniŝej. Dla motywacji = 3 atrakcyjność rejonu wyznaczono na podstawie ilości banków, urzędów, zakładów opieki zdrowia, aptek, placówek kulturalnych, klubów sportowych, wyciągów, szlaków turystycznych, dostępności do Parków Narodowych, obiektów gastronomicznych oraz atrakcji występujących tylko w danym rejonie (targowisko, spływy kajakowe, uzdrowisko, termy itp.). Część z nich generuje podróŝe związane przede wszystkim z ruchem lokalnym, a pozostałe głównie z ruchem turystycznym. 10

11 i Nazwa rejonu Liczba podróŝy O i = 1 = 2 = 3 Niski sezon Średni sezon Wysoki sezon 1 Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne Dunajcem Szczawnica

12 Atrakcyjność D j j Nazwa rejonu = 1 = 2 = 3 1 Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne Dunajcem Szczawnica Zmienną w funkcji oporu jest odległość, dlatego w kolejnym kroku wyznaczono liczbę kilometrów pomiędzy środkami cięŝkości poszczególnych rejonów. Zestawienie kilometrów przedstawione jest w tabeli poniŝej. 12

13 Odległości pomiędzy rejonami komunikacyjnymi (km) k Rejon Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wsch Nowy Targ Zach Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne Krościenko Szczawnica

14 Wyznaczenie funkcji oporu wymaga określenie wielkości parametrów a, b, c, d. Wstępnie określono ich wartość na 1, co pozwoliło na obliczenie funkcji oporu. To z kolei umoŝliwiło zgodnie w powyŝszymi wzorami wyznaczyć macierze przemieszczeń. RozłoŜenie potoku ruchu na sieć Otrzymane macierze przemieszczeń rozłoŝono na transport indywidualny oraz transport zbiorowy. W celu tym dokonano analizy komunikacji zbiorowej w regionie. Zidentyfikowano liczbę połączeń, częstotliwość kursowania, czasy i trasy przejazdu, a na rysunku V w załączniku 6 przedstawiono sieć komunikacji zbiorowej. W analizie uwzględniono komunikację zbiorową realizowaną przez PKP, PKS, prywatnych przewoźników autokarowych oraz busy. Otrzymane więźby ruchu transportu indywidualnego oraz zbiorowego rozłoŝono na sieć komunikacyjną regionu. ObciąŜenie poszczególnych odcinków sieci wyraŝono w pojazdach umownych zakładając, Ŝe 1 pojazd umowny to 1 samochód osobowy, natomiast autokar 3p.u., bus 1,5p.u.. Na podstawie pomiarów posiadanych od ZDW i GDDKiA przeprowadzono kalibrację modelu ruchu, który pozwolił osiągnąć współczynnik korelacji wielorakiej R na poziomie 0,93. Współczynnik ten wyznaczono z zaleŝności: gdzie: R 2 2 ϕ - współczynnik determinacji; - współczynnik zbieŝności. R 2 2 = 1 ϕ Współczynnik zbieŝności wyznaczony został na podstawie wzoru; gdzie: y t ϕ n 2 t= 1 = n t= 1 ( y t ( y y ) t ' t y) - dane empiryczne pomiary otrzymane od ZDW i GDDKiA; 2 2 ' y t - zmienna prognozowana wielkości oszacowane na podstawie modelu; y - średnia arytmetyczna wartość zmiennej prognozowanej; t - liczba pomiarów współczynnik zbieŝności wyznaczono dla 11 odcinków dróg (t = 11), 4 odcinków dróg krajowych (1 DK7, 2 DK47 i 1 DK49) oraz 5 odcinków dróg wojewódzkich (2 DW957, 1 DW958, 1 DW969, 1 DW960) i dwóch dróg powiatowych. Współczynnik korelacji R przyjmuje wartości z przedziału [0, 1], przy czym wyŝsze jego wartości świadczą o lepszym dopasowaniu modelu do rzeczywistych warunków. 14

15 Wartość współczynnika korelacji na poziomie 0,93 otrzymano dla następujących wartości kalibrowanych parametrów: a = 1, b = -0,5, c = 6, d = 0,53. W załączniku 5 przedstawiono rozłoŝenie potoków ruchu na sieć w 2008 roku dla trzech sezonów. Tabele przedstawiają macierze przemieszczeń pomiędzy rejonami oraz rozłoŝenie potoków ruchu na poszczególne odcinki dróg (oznaczenia zgodne z rysunkiem IV). Wielkości wyraŝono w pojazdach umownych. Na rysunkach VI VIII w załączniku 6 przedstawiono rozkład potoków ruchu na sieć dla roku 2008 w zaleŝności od sezonu. Model ruchu zawiera ruch lokalny, turystyczny oraz tranzytowy. Prognozy ruchu Prognozy ruchu wykonano dla trzech okresów perspektywicznych 2015, 2020 i 2025 w oparciu o opracowaną wcześniej prognozę zerową i prognozowane zmiany rozmieszczenia potencjałów ruchotwórczych w obrębie rejonów. Podział obszaru analizy na rejony komunikacyjne pozostał bez zmian, natomiast zmienne objaśniające rejonów wyznaczono metodą trendu liniowego na podstawie informacji uzyskanych ze Strategii Rozwoju i Studiów Uwarunkowań i Kierunków Zagospodarowania Przestrzennego gmin i miast. Liczbę mieszkańców prognozowano zgodnie z prognozą publikowaną przez Główny Urząd Statystyczny. Wyniki prognoz przedstawiono w tabelach poniŝej. 15

16 Liczba mieszkańców k Nazwa rejonu Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne Dunajcem Szczawnica

17 Liczba osób pracujących k Nazwa rejonu Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne Dunajcem Szczawnica

18 Liczba osób uczęszczających do szkół ponadgimnazjalnych k Nazwa rejonu Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne Dunajcem Szczawnica

19 Liczba miejsc pracy k Nazwa rejonu Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne Dunajcem Szczawnica

20 Liczba miejsc w szkołach ponadgimnazjalnych k Nazwa rejonu Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne Dunajcem Szczawnica

21 Baza noclegowa k Nazwa rejonu Zakopane Kościelisko Poronin Biały Dunajec Bukowina Tatrzańska Nowy Targ Nowy Targ Wschodni Nowy Targ Zachodni Szaflary Czarny Dunajec Lipnica Wielka Jabłonka Spytkowice Raba WyŜna Rabka-Zdrój Ochotnica Dolna Czorsztyn Łapsze NiŜne Dunajcem Szczawnica Prognoza ruchu na wlotach zewnętrznych wykonana została w oparciu o metody prognozowania stosowane przez ZDW, które zakładają roczny wskaźnik wzrostu na poziomie 1,039. Więźby ruchu dla poszczególnych lat oraz okresów w roku wyznaczono w oparciu o metodologie wykorzystaną w prognozie zerowej uwzględniając przy tym zmieniające się zmienne objaśniające rejonów (wartości parametrów a, b, c, d pozostały bez zmian). W 21

22 prognozach zrezygnowano z tworzenia więźb ruchu dla średniego sezonu uznając za wystarczające do analizy obciąŝenie sieci w szczycie popołudniowym dla najmniejszego i największego natęŝenia ruchu turystycznego w roku. W załączniku 5 przedstawiono prognozowane rozłoŝenie potoków ruchu na sieć dla lat 2015, 2020, 2025 oraz dla trzech sezonów. Tabele przedstawiają macierze przemieszczeń pomiędzy rejonami oraz rozłoŝenie potoków ruchu na poszczególne odcinki dróg (oznaczenia zgodne z rysunkiem IV). Wielkości wyraŝono w pojazdach umownych. Prognozowane potoki ruchu dla transportu indywidualnego oraz zbiorowego rozłoŝono na sieć zgodną z wybranymi wariantami otrzymując obraz ruchu dla poszczególnych lat, okresów roku i wariantów. Rozkłady ruchu na sieć przedstawiono na rysunkach XV XXXVI zamieszczonych w załączniku nr 6. Wpływ poszczególnych wariantów rozwiązań sieci transportowej na poprawę obsługi komunikacyjnej badanego obszaru wyznaczono porównując czasy przejazdu poszczególnych odcinków sieci dla wariantów inwestycyjnych ( A2, B1, B2 ) z wariantem A1. Na rysunkach XXXVII LVI (załącznik nr 6) przedstawiono procentową redukcję czasu przejazdu poszczególnych odcinków sieci w wybranych wariantach w odniesieniu do wariantu nic nie robić. 22