Wstępne ustalenia do badań i nowej metody: autostrady i drogi ekspresowe

Transkrypt

1 Nowoczesne metody obliczania przepustowości i oceny warunków ruchu dla dróg poza aglomeracjami miejskimi, w tym dla DSR Wstępne ustalenia do badań i nowej metody: autostrady i drogi ekspresowe SPOTKANIE MOP-DZ WARSZAWA, r. Piotr Olszewski, Politechnika Warszawska Wojciech Kustra, Politechnika Gdańska

2 Stan prac - DSR Przegląd literatury i dotychczasowych doświadczeń w modelowaniu warunków ruchu i przepustowości Porównanie metod HCM i HBS dla autostrad i dróg ekspresowych Opracowanie założeń metodyki badań warunków ruchu i przepustowości Inwentaryzacja danych o ruchu drogowym Przygotowanie bazy danych o drogach z wykorzystaniem BDD Opracowanie wstępnej metodologii budowy baz danych o ruchu z urządzeń automatycznego pomiaru ruchu o warunkach atmosferycznych i oświetlenia Opracowanie założeń i wybór poligonów badawczych Zakup sprzętu pomiarowego Badania pilotażowe na wybranych poligonach Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 2

3 Krok 2: Obliczenie FFS Dobór i korekcja prędkości bazowej w ruchu swobodnym BFFS ze względu na: szerokość pasa ruchu szerokość pobocza gęstość wjazdów i zjazdów Krok 1: Dane wejściowe Geometria Rzeczywiste natężenie ruchu V Pomierzona prędkość w ruchu swobodnym FFS NIE Czy została pomierzona prędkość FFS? TAK Krok 3: Obliczenie przepustowości bazowej C i skorygowanej C adj Uwzględnienie wpływu warunków atmosferycznych, zdarzeń i robót drogowych, znajomości trasy przez kierowców Metoda HCM i HBS Krok 4: Obliczeniowe natężenie ruchu v p Przeliczenie natężenia rzeczywistego na obliczeniowe z uwzględnieniem: godzinowych wahań ruchu liczby pasów ruchu (w 1 kierunku) wpływu pojazdów ciężkich PSR F NIE Czy vp < C (Cadj)? TAK Krok 5: Obliczenie średniej prędkości S i gęstości ruchu D Krok 6: Określenie PSR (A-E) 3Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG

4 Porównanie metod HCM i HBS odcinki międzywęzłowe Charakterystyka metody HCM 6 HBS2015 Krzywe Prędkość w ruchu swobodnym - natężenie Prędkość średnia natężenie (model Brilona i Ponzleta na podstawie Van Aerde) Analizowany przekrój Pas ruchu Przekrój jezdni w jednym Przepustowość bazowa Natężenie bazowe Przepustowość w warunkach idealnych, E/h/pas Natężenie obliczeniowe w warunkach idealnych, E/h/pas kierunku Przepustowość projektowa, P/h Natężenie rzeczywiste, P/h 4Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG

5 Porównanie metod HCM i HBS krzywe prędkości S = FFS adj FFS adj c adj D c v p BP a c adj BP a v q = 1 + v 0 v 0 l 0 c 0 q 5 Piotr Olszewski MOP-DZ PW, Wojciech Czerwiec Kustra PG

6 Porównanie metod HCM i HBS odcinki międzywęzłowe Charakterystyka metody HCM 6 HBS2015 Okres analizy maks. 15 min natężenie ruchu w godz. szczytu 1h, 50-te największe natężenie ruchu w roku Przepustowość w warunkach rzeczywistych Obliczana wg procedury HCM Odczytywana bezpośrednio z tablic/ wykresów Współczynniki korekcyjne udział pojazdów ciężkich, ukształtowanie terenu, szerokość pasa ruchu i pobocza, charakterystyka ruchu (codzienny, rekreacyjny), gęstość łącznic, wsp. zmienności ruchu, warunki atmosfer. Brak - gotowe kombinacje krzywych prędkośćnatężenie dla różnego udziału pojazdów ciężkich, ukształtowania terenu, typu przekroju, lokalizacji drogi i ograniczeń prędkości zdarzenia, roboty drogowe Poziom swobody ruchu A-F, na bazie gęstości ruchu A-F, wg stosunku natężenia do przepustowości 6Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG

7 Porównanie za pomocą wybranych metod odcinka drogi o założonych warunkach drogowo-ruchowych Droga kl. S v sw = 100 km/h, szerokość pasa: 3,5 m, szerokość pobocza: 1,8 m, k 15 = 0,95, ruch o charakterze codziennym, odcinek międzywęzłowy o długości 1500 m, natężenie ruchu w jednym kierunku: 2630 P/h, udział pojazdów ciężkich: 7%, 7Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG Parametr USA Niemcy Holan -dia Dania Szwecja Finlan -dia Polska C 0 [P/h] C id [E/h] v i [km/h] ,5-87 Q 15 [P/h/pas] K max [E/km/pas] f w [-] 1, ,00-0,99 0,98 f HV [-] 0, ,95 0,95 0,95 0,97 E HV [-] 1, ,8 1,3 1,7 1,5 Q A [P/h] Q B [P/h] * Q C [P/h] Q D [P/h] * Q E [P/h] * C [P/h] Q/C (Q 15 /C)* 0,62 0,70 0,65 0,63 0,64 0,70 0,66 PSR C C B-D C

8 Przepustowość przekroju Teren płaski, sam. osobowe, PHF=0,9 Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 8

9 Dylematy do rozstrzygnięcia Dylemat Jednostki: pojazdy rzeczywiste czy umowne? Okres analizy: godzina czy 15 minut? Kryteria PSR: q/c czy gęstość? Przekrój: cały przekrój czy pas? Propozycja Umowne Godzina Gęstość Przekrój Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 9

10 Porównanie gęstości granicznych PSR Autostrada 2x2 pasy ruchu, warunki idealne PSR HCM HBS PL-95 s.o. /km s.o./km s.o./km A B C D E F >56 >49 >43 Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 10

11 poj. oso./km Kryteria oceny PSR Autostrada 2x2 pasy ruchu, warunki idealne autostrada 2x2 pasy HBS2015 / HCM2010 / PL HBS HCM PL A B C D E Poziom swobody ruchu Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 11

12 Czynniki wpływu uwzględniane w analizie HCM-6 HBS 2015 Propozycja MOP-DZ Szerokość pasa ruchu/ poboczy - Szerokość pasa ruchu/ poboczy Liczba pasów (mnożnik) Liczba pasów (parametr) Liczba pasów (parametr) Prędkość w ruchu swobodnym (szacowana lub zmierzona) Brak ograniczenia lub ograniczenia lokalne Prędkość w ruchu swobodnym Gęstość węzłów - Gęstość węzłów? Udział pojazdów ciężkich Udział pojazdów ciężkich Udział pojazdów ciężkich Rodzaj terenu - - Pochylenia (krótkie odcinki) Pochylenia podłużne Pochylenia podłużne Współczynnik znajomości drogi - Lokalizacja wewnątrz lub poza aglomeracją - - Lokalizacja wewnątrz lub poza aglomeracją Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 12

13 MOP-DZ: zależność prędkość-natężenie Model van Aerde q = natężenie ruchu V 0, L 0 i C 0 = parametry modelu do kalibracji Dla q<c gdzie C = przepustowość [s.o./h] Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 13

14 Charakterystyka ruchu w Polsce, USA i Niemczech, autostrada o przekroju 2x2 Charakterystyka Polska USA Niemcy Limit prędkości SO 140 km/h km/h 1 brak Limit prędkości SC 80 km/h jak dla SO 80 km/h Rozkład ruchu na pasy prawy pas do jazdy, lewy do wyprzedzania dowolny dobór pasa ruchu, SC głównie na prawym pasie prawy pas do jazdy, lewy do wyprzedzania Wyprzedzanie tylko z lewej z obu stron tylko z lewej Inne [1] w zależności od stanu USA sporadyczne sygnalizowanie zmiany pasa małe odstępy karane wysoką grzywną Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 14

15 Przepustowość zdefiniowana Przepustowość jest zmienną losowa, której wartość oczekiwna (s.o./h) zależy od: parametrów geometrycznych lokalizacji ograniczenia prędkości Wahania losowe zależą od: Udziału pojazdów ciężkich Wsp. nierównomierności godzinowej Pogody podobnie jak w HCM Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 15

16 Metoda umożliwi rodzaje analiz: 1) planistyczno-projektowa ocena spełnienia wymagań dotyczących pożądanych wartości miar (klas) warunków ruchu określenie niezbędnej do funkcjonowania na założonym PSR liczby jezdni i pasów ruchu w przekroju drogi określenie przepustowości drogi i natężeń krytycznych dla przyjętych założeń dla przekroju drogi ocena warunków ruchu na podstawie prognozowanego średniego dobowego ruchu w roku i przyjętych założeń dla przekroju drogi, oszacowanie średnich prędkości samochodów osobowych w całym zakresie natężeń ruchu ocena warunków ruchu dla istniejącej drogi lub planowanej (na podstawie prognozowanego średniego dobowego rocznego ruchu i przyjętych założeń dla przekroju drogi (poziom Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 16 planistyczny, projektowy)

17 Metoda umożliwi rodzaje analiz: 2) eksploatacyjna ocena warunków ruchu na odcinku drogi (PSR, przepustowość, stopień wykorzystania przepustowości). określenie niezbędnej do funkcjonowania na założonym PSR liczby jezdni i pasów ruchu w przekroju drogi, określenie przepustowości drogi i natężeń krytycznych dla rzeczywistego przekroju drogi, ocena warunków ruchu dla istniejącej drogi na podstawie rzeczywistych lub prognozowanych natężeń ruchu, oszacowanie średnich prędkości samochodów osobowych w całym zakresie natężeń ruchu, Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 17

18 Wykorzystanie wyników badań Metoda szacowania przepustowości: Przepustowość bazowa, Przepustowość w warunkach rzeczywistych, Natężenia krytyczne. Metoda oceny warunków ruchu: Klasyfikacja warunków ruchu (PSR), Oszacowanie wybranych miar warunków ruchu (średnia prędkość, gęstość, itp.) Metody szacowania wybranych miar: Niezawodności sieci drogowej, Bezpieczeństwa ruchu drogowego, Wpływu drogi na środowisko, Kosztów ruchu drogowego, Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 18 Itp.

19 Podstawowa analiza obejmować będzie odcinki międzywęzłowe o następującej charakterystyce: autostrady o standardowym przekroju 2x2 pasy i 2x3 pasy, drogi ekspresowe o standardowym przekroju 2x2 pasy i 2x3 pasy, drogi wielopasowe zamiejskie o przekroju, 2x2 pasy, 2x3 pasy Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 19

20 Metoda dla odcinków międzywęzłowych powinna uwzględniać następujące (zmienne niezależne): 1. Cechy drogi : klasa drogi (A, S, GP) przekrój drogi w jednym kierunku: liczba pasów ruchu, klasy szerokości pasa ruchu i pobocza wolnego od przeszkód obszar aglomeracji i poza aglomeracją gęstość zjazdów i wjazdów, węzłów pochylenia podłużne i ich długości Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 20

21 Metoda dla odcinków międzywęzłowych powinna uwzględniać następujące (zmienne niezależne): 2. Charakterystyki ruchu miarodajne/rzeczywiste natężenie godzinowe udział pojazdów ciężkich w ruchu podział na pasy ruchu na jezdni współczynnik zmienności ruchu struktura kierunkowa ruchu prędkość bazowa (jako funkcja prędkości dopuszczalnej i natężenia ruchu) przepustowość wyjściowa w przekroju/pasa ruchu graniczne natężenia krytyczne Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 21

22 Metoda dla odcinków międzywęzłowych będzie uwzględniać następujące (zmienne zależne) 3. Parametry ruchu: natężenie ekwiwalentne średnia prędkość gęstość ruchu przepustowość rzeczywista inne (np. czas podróży, straty czasu, odstępy między pojazdami) 4. Kryteria oceny poziom swobody ruchu (PSR): natężenie krytyczne, średnia prędkość, stopień wykorzystania przepustowości gęstość ruchu inne (brd, koszty ruchu, środowiskowe) Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 22

23 Wzorcowe warunki na odcinkach bazowych (międzywęzłowych): dobre warunki atmosferyczne (brak opadów, normalna przejrzystość powietrza) dobra widoczność (światło dzienne, brak elementów zasłaniających widoczność) dobry stan nawierzchni (nawierzchnia nieuszkodzona, sucha) brak zdarzeń i robót drogowych teren płaski odcinek prosty, lub łuk nie powodujący ograniczenia prędkości pojazdów Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 23

24 Wzorcowe warunki na odcinkach bazowych (międzywęzłowych): udział w ruchu tylko pojazdów osobowych, pełną znajomość drogi przez kierowców pasy ruchu o szerokości min. 3,5 m minimalna liczba pasów ruchu 2 w jednym kierunku rozdzielonym pasem rozdziału pobocze wolne od przeszkód bocznych na szerokości min. 2,0 m brak węzłów, zjazdów, wjazdów Piotr Olszewski PW, Wojciech Kustra - PG 24

25 DROGI SZYBKIEGO RUCHU I DROGI WIELOPASOWE Elementy uwzględnione w badaniach: podział dróg na klasy: A, S, GP przekrój drogi w jednym kierunku: liczba pasów ruchu, klasy szerokości pasa ruchu i pobocza wolnego od przeszkód lokalizacja drogi gęstość zjazdów i wjazdów, węzłów ograniczenia prędkości (limity prędkości) warunki atmosferyczne (opady, temperatura), warunki oświetlenia (pora dnia, widoczność, oświetlenie), stan nawierzchni natężenie ruchu na odcinku 1-10 km udział pojazdów ciężarowych średnia prędkość przejazdu w założonych interwałach czasowych

26 DROGI SZYBKIEGO RUCHU I DROGI WIELOPASOWE Badania ruchu na odcinkach międzywęzłowych dsr oraz dróg wielopasowych zostaną przeprowadzone z wykorzystaniem sprzętu i oprogramowania: MioVision Scout, kamery ANPR wraz z oprogramowanie - 2 urządzenia

27 DROGI SZYBKIEGO RUCHU I DROGI WIELOPASOWE Lokalizacja pomiarowych kamerami ANPR (S2)

28 DROGI SZYBKIEGO RUCHU I DROGI WIELOPASOWE Lokalizacja kamery ANPR na wiadukcie

29 DROGI SZYBKIEGO RUCHU I DROGI WIELOPASOWE Dane ze stacji pomiaru ciągłego Lokalizacja punktów stałych (dane niezagregowane): S6 Obwodnica Trójmiasta S7 Obwodnica Południowa Gdańska maj, październik 2015 (1 kierunek) S11 Poznań, km 24,900 ( ) A2 Poznań, km 176,000 ( ) S5 Poznań, km 32,700 ( ) DK1 Łódź, km 377,400 ( ) Rejestracja w interwałach 10-min. Dane z Trax elektronik możliwość zdobycia danych z kilkuset stacji

30 DROGI SZYBKIEGO RUCHU I DROGI WIELOPASOWE Wybrane poligony badawcze: L.p Droga Lokalizacja Przekrój Zrealizowane Prędkość Autostrada 1 A1 węzeł Stanisławie - węzeł Rusocin 2 Pasy lipiec A1 węzeł Knurów - węzeł Sośnica 3 Pasy wrzesień A2 węzeł Pruszków - węzeł Grodzisk Mazowiecki 2 Pasy kwiecień A2 węzeł Łódź Północ - węzeł Łowicz 2 Pasy czerwiec A2 węzeł Krzesiny - węzeł Poznań Luboń 2 Pasy wrzesień A4 węzeł Kąty Wrocławskie - węzeł Wrocław Lotnisko 2 Pasy bez pobocza czerwiec A4 węzeł Chorzów - węzeł Ruda Ślaska 3 Pasy wrzesień A4 węzeł Kraków Balice - węzeł Kraków Bielany 2 pasy wrzesień A8 węzeł Wrocław Południe - węzeł Kostomłoty 3 Pasy czerwiec

31 DROGI SZYBKIEGO RUCHU I DROGI WIELOPASOWE Wybrane poligony badawcze: L.p Droga Lokalizacja Przekrój Zrealizowane Prędkość Droga ekspresowa 10 S2 węzeł Lotnisko - węzeł Opacz 3 Pasy kwiecień S6 węzeł Wysoka - węzeł Kack 2 Pasy kwiecień S6 węzeł Wysoka - węzeł Lotnisko 2 Pasy lipiec S8 węzeł Wisłostrada - węzeł Marymoncka 3 Pasy maj S7 węzeł Stróża - węzeł Pcim 2 Pasy Lato S86 węzeł Roździeńskiego - węzeł Piłsudskiego 3 Pasy maj Drogi główne o ruchu przyspieszonym 16 1 Kamieńsk - Radomsko 2 Pasy czerwiec Gaj - Włosań 2 Pasy sierpień Wolności - Będzińska 2 Pasy maj Tarnowo Podgórne - Baranowo 2 Pasy wrzesień węzeł Sośnica - Świętochłowice 3 Pasy wrzesień

32 DROGI SZYBKIEGO RUCHU I DROGI WIELOPASOWE Wybrane poligony badawcze (rezerwowe): L.p Droga Lokalizacja Przekrój Zrealizowane Prędkość Droga ekspresowa 21 A4 Opole - Wrocław 2 Pasy remont 22 A4 węzeł Bochnia - węzeł Targowisko 2 Pasy S11 Poznań Targówko - Poznań Targowo Podgórne 2 Pasy węzeł Gdańsk Port - Elbląska 2 Pasy Żory - Warszowice 2 Pasy 100