Przepustowość wyjściowa wlotów podporządkowanych skrzyżowań z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy środkowej 2

Transkrypt

1 Elżbieta Macioszek 1 Politechnika Śląska Przepustowość wyjściowa wlotów podporządkowanych skrzyżowań z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy środkowej 2 Wstęp Ronda to skrzyżowania z ruchem okrężnym po których pojazdy poruszają się wokół wyspy środkowej w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (z wyjątkiem tramwajów, których trajektoria ruchu może przecinać wyspę centralną. Jak dotąd nie powstały niestety odrębne przepisy prawne które jednoznacznie definiowałyby zasady poruszania się po tego typu obiektach infrastruktury drogowej. Problem ten szczególnie widoczny jest w przypadku rond wielopasowych, gdyż w Polsce można wyróżnić kilka odmiennych organizacji ruchu jakie są powszechnie stosowane na rondach wielopasowych. Fakt ten niestety powoduje, iż zasady poruszania się po rondach wielopasowych podlegają czasami odmiennej interpretacji przez specjalistów z zakresu inżynierii ruchu drogowego, instruktorów prawa jazy czy też funkcjonariuszy policji. zasami sami użytkownicy błędnie interpretują umieszczone na znakach drogowych (pionowych i poziomych informacje dotyczące skrzyżowań z ruchem okrężnym. Problem ten w obecnych czasach staje się wieloaspektowy chociażby ze względu na fakt, iż poza klasycznymi skrzyżowaniami typu rondo (jednopasowe, wielopasowe funkcjonują w Polsce także inne formy geometryczne skrzyżowań z ruchem okrężnym m.in. skrzyżowania z wyspą centralną na których nie zainstalowano sygnalizacji świetlnej, ronda spiralne, ronda turbinowe, skrzyżowania z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy centralnej. W praktyce krajowej coraz częściej projektuje się także i mini ronda (m.in. horzów, Rybnik, ale i tak nie są one jeszcze zbytnio popularne. Ich powszechne stosowanie ograniczają obawy związane z funkcjonowaniem w warunkach zimowych oraz z zachowaniami kierujących pojazdami na nowej formie skrzyżowania, nie ujmowanej dotąd w przepisach ruchu drogowego oraz w zasadach oznakowania pionowego i poziomego. Problemy w ich użytkowaniu wynikają także z podobieństwa przejezdnych wysp środkowych do elementów stosowanych w uspokojeniu ruchu (tj. progi w formie okrągłych wysp. Nowo powstałe formy geometryczne skrzyżowań z ruchem okrężnym to efekt ciągłych poszukiwań coraz to lepszych rozwiązań w zakresie geometrii, organizacji ruchu jak i przede wszystkim w zakresie bezpieczeństwa ruchu drogowego. Inspiracją do nowych rozwiązań skrzyżowań z ruchem okrężnym są także różnego rodzaju przepisy i przykłady rozwiązań zagranicznych z wyraźnymi dwoma podejściami: brytyjsko - australijskim, które także z powodzeniem jest stosowane w USA i francusko - niemieckim powszechnie stosowanym po właściwej 1 dr inż. E. Macioszek, adiunkt, Katedra Systemów Transportowych i Inżynierii Ruchu, Wydział Transportu, Politechnika Śląska, 4-19 Katowice, tel , elzbieta.macioszek@polsl.pl. 2 Artykuł recenzowany 2971

2 adaptacji w innych krajach europejskich. Zgodnie z definicją [2] za przepustowość wyjściową wlotu podporządkowanego skrzyżowania typu rondo uznaje się natężenie potoku pojazdów wjeżdżających na rondo przy pełnym nasyceniu wlotu ruchem i wykorzystaniu wszystkich możliwych do zaakceptowania odstępów czasu w potoku nadrzędnym o natężeniu Q przez pojazdy danego wlotu, w umownych, wyjściowych warunkach ruchowo - geometrycznych ronda (bez wpływu pieszych i struktury rodzajowej ruchu. W polskiej Metodzie Obliczania Przepustowości Rond [2] określone zostały przepustowości wyjściowe wlotów podporządkowanych rond jednopasowych, semi-dwupasowych oraz dwupasowych. Jak już wspomniano, poza wyżej wymienionymi typami rond w naszym kraju funkcjonują także inne formy geometryczne skrzyżowań z ruchem okrężnym m.in. ronda spiralne, ronda turbinowe, skrzyżowania o nietypowym kształcie wyspy środkowej dla których jak dotąd nie powstały odrębne, obligatoryjne zależności funkcyjne definiujące postać przepustowości wyjściowej. W praktyce inżynierskiej, w sytuacji gdy zaistnieje potrzeba określenia wartości przepustowości wyjściowej wlotu podporządkowanego innego typu skrzyżowania z ruchem okrężnym niż rondo jednopasowe, semidwupasowe czy dwupasowe to w efekcie po wstępnym przyporządkowaniu i tak korzysta się z jednej z tych trzech możliwości. Skrzyżowania z ruchem okrężnym należą do grupy rozwiązań drogowych cechujących się głównie tym, iż zapewniają one swym użytkownikom wysoki poziom bezpieczeństwa ruchu drogowego przy jednoczesnej stosunkowo wysokiej zdolności przepustowej w porównaniu do innych typów skrzyżowań jednopoziomowych o podobnej liczbie i konfiguracji pasów ruchu, stąd prowadzenie badań związanych z tego typu skrzyżowaniami jest działaniem wysoce pożądanym, szczególnie w sytuacji braku adekwatnych narzędzi pozwalających na analizę sprawności danego typu skrzyżowania. W artykule przedstawiono wyniki badań przepustowości wlotów podporządkowanych skrzyżowań z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy środkowej, a następnie dokonano porównania wartości empirycznych przepustowości z wartościami przepustowości wyjściowych oszacowanymi za pomocą zależności przedstawionych w polskiej Metodzie Obliczania Przepustowości Rond [2]. Badaniami celowo nie objęto grupy rond turbinowych oraz spiralnych, które także mają nietypowe kształty wysp środkowych ze względu na fakt, iż są to zupełnie odmienne grupy rond wymagające odrębnego podejścia do problemu przepustowości wyjściowych. Spotykane w Polsce formy geometryczne wysp środkowych skrzyżowań z ruchem okrężnym Rozpatrując kształt wyspy środkowej jakie może mieć skrzyżowanie typu rondo można stwierdzić, iż w Wytycznych Projektowania Skrzyżowań [3] widnieje zapis mówiący o tym, iż wyspa środkowa jest położona w środku skrzyżowania, ma kształt koła (wyjątkowo kształt zbliżony do koła. W przypadku rond małych, średnich i dużych jest to wyspa nieprzejezdna, czemu zapobiega jej obramowanie krawężnikiem w sposób uniemożliwiający wjazd pojazdów oraz sposób zagospodarowania wyspy. W przypadku mini ronda 2972

3 wyspa środkowa jest przejezdna dzięki ukształtowaniu wysokościowemu i nawierzchni, które umożliwiają przejazd po niej długich pojazdów. W rzeczywistości najwięcej projektowanych w naszym kraju rond posiada wyspę środkową w kształcie koła lub w kształcie zbliżonym do koła (rys. 1. Rys. 1. Schemat ronda z wyspą środkową w kształcie koła Źródło: Opracowanie własne. Od pewnego czasu coraz częściej projektowane są skrzyżowania z ruchem okrężnym na których kształt wyspy środkowej nie ma kształtu koła, ani kształtu zbliżonego do koła. Najczęściej spotykane w Polsce formy geometryczne wysp środkowych skrzyżowań z ruchem okrężnym inne niż kształt koła przedstawiono na rys. 2a 2g. Na sieci drogowej Polski spotyka się także ronda małe i średnie na których na wyspie środkowej zaprojektowano przejazd dla pojazdów ponadnormatywnych. Takie przejazdy można spotkać m.in. na rondach w Poznaniu, w Grzybowie, w Dębicy. zasami na rondach zlokalizowanych w obszarach zabudowy jednorodzinnej na których natężenie ruchu jest bardzo małe spotyka się także przejazdy przez wyspę środkową (rys

4 a. b. c. d. e. f. g. Rys. 2. Przykłady wysp środkowych skrzyżowań z ruchem okrężnym o kształcie innym niż kształt koła Źródło: Opracowanie własne na podstawie [1], [5]. Rys. 3. Przykład ronda z przejazdem przez wyspą środkową Źródło: [4]. 2974

5 Przepustowość wyjściowa wlotów podporządkowanych skrzyżowań z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy środkowej Analizą objęto 8 skrzyżowań z ruchem okrężnym o różnych kształtach wyspy środkowej. Były to skrzyżowania: ul. K. Świerczewskiego, ul. Michałkowickiej oraz ul. Parkowej w Siemianowicach Śląskich, ul. S. Staszica, ul. H. Sienkiewicza, ul. L. Waryńskiego, ul. Jana III Sobieskiego oraz ul. Katowickiej w Siemianowicach Śląskich, ul W. Witosa, ul. Rybnickiej oraz ul. Jana Pawła II w Wodzisławiu Śląskim, ul. Turyńskiej, ul. Krakowskiej oraz ul. Hodanej w Bieruniu, ul. Parkowej, alei Harcerskiej oraz dwóch dróg dojazdowych do entrum Handlowego AKS w horzowie, ul. W. Reymonta, ul. Podwale, ul. Nowowiejskiej oraz ul. Armii Krajowej w Raciborzu, ul. J. Kotucza, ul. Budanych oraz ul. Dworek w Rybniku, ul. Manifestu Lipcowego, ul. J. Piłsudskiego w Dąbrowie Górniczej. Pomiary wykonano przy sprzyjających warunkach atmosferycznych w latach Na każdym obiekcie wykonano łącznie 16 godzin pomiarów w warunkach nasycenia ruchem skrzyżowania. W takich warunkach na części lub na wszystkich wlotach tworzą się ciągłe kolejki pojazdów umożliwiające pomiar zdolności przepustowej poszczególnych wlotów podporządkowanych. Liczebności prób do prowadzenia dalszych analiz dobrano ze wzoru Lapunowa przy założeniu poziomu ufności α =.5. W celu możliwości dokonania porównania przepustowości pomierzonej z wartościami przepustowości wyjściowej wlotów podporządkowanych oszacowanymi na podstawie obowiązującej w Polsce metody [2] dokonano właściwej kalibracji danych. W przypadku przepustowości wyjściowej wyznaczonej według obowiązującej metody [2] kalibracja polegała na uwzględnieniu wpływu ruchu pieszych w obszarze skrzyżowania, natomiast w przypadku danych empirycznych, na przetransponowaniu danych z krótszych okresów pomiarowych na okres jednej godziny oraz przeliczeniu pojazdów rzeczywistych na pojazdy umowne. W związku z faktem, iż zgodnie z definicją przepustowość wyjściowa wyraża wartość maksymalną (wyidealizowaną, praktycznie trudną do osiągnięcia w rzeczywistości należało się spodziewać, iż pomierzone wartości przepustowości wlotów podporządkowanych będą przyjmowały wartości niższe niż wartości przepustowości wyjściowych. W rzeczywistości okazało się, że w przypadku każdego skrzyżowania poddanego analizie przepustowość empiryczna przyjmowała wyższe wartości niż wartości wyznaczone z obowiązującej w Polsce metody. Różnice w wartościach przepustowości (po odrzuceniu błędów grubych przedstawiono w tabeli

6 Tab. 1. Różnice pomiędzy przepustowością empiryczną a wyznaczoną z metody [2] L.p. Kształt wyspy środkowej skrzyżowania z ruchem okrężnym Średnia różnica pomiędzy przepustowością empiryczną a obliczoną z metody [2] [%] 1. ósemka trójkąt kwadrat elipsa owal owal - gruszka owal - rozległy owal - wydłużony 8.58 Źródło: Opracowanie własne. Tab. 2. Postacie zależności opisujących przepustowość empiryczną wlotów podporządkowanych skrzyżowań ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy środkowej l.p. Kształt wyspy środkowej skrzyżowania z ruchem okrężnym 1. ósemka 2. trójkąt 3. kwadrat 4. elipsa 5. owal 6. owal - gruszka 7. owal - rozległy 8. owal - wydłużony Źródło: Opracowanie własne. Postać zależności R 2 [-] = 1495 e (.9 Q Q [E/h] < = 1335 e (.6 Q Q [E/h] < = 1496 e (.8 Q Q [E/h] < = 136 e (.8 Q Q [E/h] < = 1452 e (.8 Q Q [E/h] < = 1333 e (.7 Q Q [E/h] < = 1481 e (.8 Q Q [E/h] < = 1238 e (.7 Q Q [E/h] < Średni błąd względny [%],86 + 1,17,8-1,28,82 + 1,32,75 + 3,24,62-2,15,82 -,24,8 -,2,7 + 1,13 Wyniki analizy regresji i korelacji pozwoliły na stwierdzenie, iż w zadawalającym stopniu (tj. przy R 2 >.62 przepustowości empiryczne można wstępnie opisać z wykorzystaniem funkcji wykładniczej. Zależności opisujące przepustowość empiryczną przedstawiono w tablicy 2, natomiast przebiegi 2976

7 rozpatrywanych funkcji na tle danych empirycznych na rys przepustow ość w yznaczona z MOPR 24 Wykł. ( 2 1 Rys. 4. Wyniki badań przepustowości wyjściowej wlotu podporządkowanego skrzyżowania z ruchem okrężnym z wyspą środkową w kształcie ósemki Źródło: Opracowanie własne na podstawie [5]. 1 2 przepustow ość w yznaczona z MOPR 24 Wykł. ( 2 1 Rys. 5. Wyniki badań przepustowości wyjściowej wlotu podporządkowanego skrzyżowania z ruchem okrężnym z wyspą środkową w kształcie trójkąta Źródło: Opracowanie własne na podstawie [5]. 1 2 przepustow ość w yznaczona z MOPR 24 Wykł. ( 2 1 Rys. 6. Wyniki badań przepustowości wyjściowej wlotu podporządkowanego skrzyżowania z ruchem okrężnym z wyspą środkową w kształcie kwadratu Źródło: Opracowanie własne na podstawie [5]. 2977

8 1 2 przepustow ość w yznaczona z MOPR 24 Wykł. ( 2 1 Rys. 7. Wyniki badań przepustowości wyjściowej wlotu podporządkowanego skrzyżowania z ruchem okrężnym z wyspą środkową w kształcie elipsy Źródło: Opracowanie własne na podstawie [5]. 1 2 przepustow ość w yznaczona z MOPR 24 Wykł. ( 2 1 Rys. 8. Wyniki badań przepustowości wyjściowej wlotu podporządkowanego skrzyżowania z ruchem okrężnym z wyspą środkową w kształcie owalu Źródło: Opracowanie własne na podstawie [1]. 1 2 przepustow ość w yznaczona z MOPR 24 Wykł. ( 2 1 Rys. 9. Wyniki badań przepustowości wyjściowej wlotu podporządkowanego skrzyżowania z ruchem okrężnym z wyspą środkową w kształcie owalu - gruszki Źródło: Opracowanie własne na podstawie [1]. 2978

9 1 przepustow ość w yznaczona z MOPR 24 Wykł. ( Rys. 1. Wyniki badań przepustowości wyjściowej wlotu podporządkowanego skrzyżowania z ruchem okrężnym z wyspą środkową w kształcie rozległego owalu Źródło: Opracowanie własne na podstawie [1]. 1 2 przepustow ość w yznaczona z MOPR 24 Wykł. ( 2 1 Rys. 11. Wyniki badań przepustowości wyjściowej wlotu podporządkowanego skrzyżowania z ruchem okrężnym z wyspą środkową w kształcie wydłużonego owalu Źródło: Opracowanie własne na podstawie [1]. Podsumowanie i wnioski Efektem poszukiwania nowych, bezpiecznych form geometrycznych skrzyżowań z ruchem okrężnym bądź dostosowywania form geometrycznych skrzyżowań do istniejącego zagospodarowania i charakteru terenu są między innymi skrzyżowania z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy centralnej. W praktyce wdrażanie nowych rozwiązań napotyka na bariery zarówno ze strony formalno prawnej jak i również ze strony braku wiedzy o ich skuteczności i zagrożeniach bezpieczeństwa ruchu drogowego oraz przede wszystkim braku właściwych narzędzi, które pozwalałyby w sposób dokładny szacować ich zdolność przepustową. Jak wykazano w niniejszym artykule wszystkie poddane analizie przepustowości wyjściowe skrzyżowań o różnych kształtach wyspy środkowej cechują się wyższą przepustowością wyjściową niż przepustowość wyjściowa wyznaczona na podstawie krajowych wytycznych. Te różnice w poszczególnych przypadkach wahają się od 8,58 % do 27,44 %. Uzyskane wyniki nie budzą zdziwienia, gdyż w krajowych wytycznych brakuje właściwych narzędzi do szacowania przepustowości właśnie tego 2979

10 typu obiektów, a w praktyce zazwyczaj stosuje się którąś z zależności opracowanych dla rond jednopasowych, semidwupasowych lub dwupasowych. Rozbieżności te potwierdzają, iż nie można w przypadkach skrzyżowań z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy środkowej stosować zależności opracowanych docelowo dla rond. Na podstawie uzyskanych wyników można także stwierdzić, iż kształt i rozmiar wyspy środkowej oraz sposób jej zagospodarowania mają pewien wpływ na zdolność przepustową wlotów podporządkowanych skrzyżowań o nietypowym kształcie wyspy środkowej. Problem ten jednak wymaga prowadzenia dalszych badań i analiz na liczniejszej grupie obiektów. Pojedyncze przypadki oceny nowych rozwiązań geometrycznych skrzyżowań z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy środkowej nie mogą być jeszcze uznane za wystarczające do sformułowania wiążących rekomendacji ich powszechnego stosowania w kraju, dlatego konieczne jest podjęcie dalszych prac o charakterze studialno - badawczym, które miałyby na celu wypracowanie spójnych zasad szacowania przepustowości wyjściowych wlotów takich skrzyżowań, zasad ich projektowania, jednoznacznego ich oznakowania adekwatnego do polskich uwarunkowań oraz określenie rekomendacji zakresu ich stosowania. Należy także pamiętać, iż wdrażanie nowych rozwiązań geometrycznych skrzyżowań z ruchem okrężnym możliwe jest w ramach eksperymentów, które bezwzględnie muszą spełniać podstawowe kryteria w zakresie bezpieczeństwa ruchu drogowego oraz w zakresie adekwatności do możliwości ich użytkowania przez przeciętnych w sensie statystycznym uczestników ruchu drogowego. Wprowadzanie nowych rozwiązań geometrycznych skrzyżowań z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy środkowej musi być dodatkowo skoordynowane ze zmianami przepisów w zakresie ich oznakowania pionowego i poziomego oraz z edukacją użytkowników takiej infrastruktury drogowej. Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki badań przepustowości wlotów podporządkowanych skrzyżowań z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy środkowej (potocznie nazywanych także rondami a następnie dokonano porównania wartości empirycznych przepustowości z wartościami przepustowości wyjściowych oszacowanymi za pomocą zależności przedstawionych w polskiej Metodzie Obliczania Przepustowości Rond. Uzyskane wyniki potwierdziły znaczną rozbieżność pomiędzy wartościami przepustowości w zakresie od 8.58 % do %. Różnice te potwierdzają, iż nie można w przypadkach wlotów podporządkowanych skrzyżowań z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy środkowej stosować zależności opracowanych docelowo dla wlotów rond. Na podstawie uzyskanych wyników można także stwierdzić, iż kształt i rozmiar wyspy środkowej oraz sposób jej zagospodarowania mają pewien wpływ na zdolność przepustową wlotów podporządkowanych skrzyżowań o nietypowym kształcie wyspy środkowej. 298

11 The inlets capacity one of safe intersections with circular motion with another than circular shape of central island Abstract The results of inlets capacity measurements of intersections with circular motion with another than circular shape of central islands have been presented in this article. Obtained results of inlets capacities of intersections with circular motion with another than circular shapes of central islands have been compared with capacities obtained from polish method of roundabouts inlets capacity calculating. The results confirmed the discrepancy between capacities value from 8.58 % to %. These differences confirm that in the case of inlets of intersections with circular motion with another than circular shape of central island can not be used equations developed strictly for roundabouts inlets. Based on the results of analysis may also be noted that shape and size of central island and also landscaped of central island have some influence on inlets capacity of intersections with circular motion with another than circular shape of central island. Literatura [1] Augustyniok A.: Badania przepustowości wyjściowych rond o nietypowym kształcie wyspy centralnej. Projekt inżynierski wykonany w Katedrze Inżynierii Ruchu na Wydziale Transportu Politechniki Śląskiej. Katowice 212 r. Promotor pracy: dr inż. Elżbieta Macioszek. [2] Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad: Metoda obliczania przepustowości rond. Instrukcja obliczania. Warszawa 24. [3] Generalna Dyrekcja Dróg Publicznych: Wytyczne Projektowania Skrzyżowań Drogowych. zęść II Ronda. Warszawa 21. [4] Strona internetowa: (data odsłony: r.. [5] Supernak D.: Badanie przepustowości wyjściowej wlotów podporządkowanych skrzyżowań z ruchem okrężnym o nietypowym kształcie wyspy centralnej. Projekt inżynierski wykonany w Katedrze Inżynierii Ruchu na Wydziale Transportu Politechniki Śląskiej. Katowice 211 r. Promotor pracy: dr inż. Elżbieta Macioszek. 2981