Wpływ wybranych czynników na prognozowane bezpieczeństwo ruchu nowoprojektowanych elementów infrastruktury drogowej

Transkrypt

1 JAWORSKI Artur 1 KUZEWSKI Hubert 2 LEJDA Kazimierz 3 USTRZYCKI Adam 4 WOŚ Paweł 5 Wpływ wybranych czynników na prognozowane bezpieczeństwo ruchu nowoprojektowanych elementów infrastruktury drogowej WSTĘP Ocena wpływu na bezpieczeństwo ruchu drogowego (BRD) projektów infrastruktury drogowej stanowi zasadniczy element poprawy stanu bezpieczeństwa na drogach. Wytyczne określone w Dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/96/WE [1] nakazują przeprowadzanie oceny wpływu projektów infrastruktury na drogach wchodzących w skład transeuropejskiej sieci drogowej TEN-T. Wdrożenie Dyrektywy w przepisach krajowych związane jest z opracowaniem instrukcji dla audytorów BRD. Są to opracowania w postaci Zarządzeń Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad [3,4] oraz dokumentu pn. Zalecenia dotyczące stosowania założeń Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/96/WE z dnia 19 listopada 2008 r. w sprawie zarządzania bezpieczeństwem infrastruktury drogowej [6]. Do prognozowania miar BRD używa się różnych modeli, z których w Polsce, przez audytorów wykorzystywane są modele przedstawione w Załączniku nr 1 do Zarządzenia Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad (GDDKiA) [3,4,5]. W załączniku nr 1 z 2009 r. [3] przedstawiono metodykę tzw. uproszczoną, natomiast w załączniku nr 1 z 2011 r. [5] metodykę szczegółową. Obliczenia miar strat społecznych, obejmujące liczbę wypadków, ofiar rannych i ofiar śmiertelnych, realizowane są dla stanu istniejącego (okresu 3 lat przed rokiem prowadzenia oceny) oraz stanu planowanego, które należy prognozować w okresie 20 lat od momentu wybudowania planowanej drogi. Do metod prognozowania miar bezpieczeństwa należą także zaawansowane modele przedstawione w amerykańskim podręczniku Highway Safety Manual (HSM) [2]. Według tego źródła, prognozowanie miar strat społecznych dotyczących wypadków, dokonywane może być na podstawie równań uwzględniających wiele współczynników charakteryzujących drogę, które zależą między innymi od występowania pasa dzielącego i jego szerokości, szerokości pasa ruchu, szerokości i rodzaju pobocza, występowania oświetlenia, występowania automatycznych urządzeń kontroli prędkości, kąta skrzyżowania, obecności pasów skrętu i innych warunków lokalnych dla danego elementu drogi. Prognozowanie miar liczby wypadków określonych według wymienionych metodyk daje rozbieżne wyniki. Przykładowo, dla istniejącego prostego odcinka drogi pozamiejskiej jednojezdniowej dwupasowej (1x2) oraz autostrady (2x2), obie metodyki GDDKiA dają wyniki znacznie niższe niż metodyka amerykańska wg HSM. Niewątpliwie, jest to związane z różną specyfiką i szczegółowymi uwarunkowaniami dotyczącymi BRD w Polsce i USA. Biorąc powyższe pod uwagę w artykule przedstawiono wyniki analizy wpływu wybranych czynników na wielkość prognozowanych strat społecznych, takich jak: liczba i gęstość wypadków, liczba i gęstość ofiar rannych, 1 Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Silników Spalinowych i Transportu; Rzeszów, Al. Powstańców Warszawy 8, Tel: , Fax: , ajaworsk@prz.edu.pl 2 j.w., hkuszews@prz.edu.pl 3 j.w., klejda@prz.edu.pl 4 j.w., austrzyc@prz.edu.pl 5 j.w., pwos@prz.edu.pl 453

2 liczba i gęstość ofiar śmiertelnych. W analizie uwzględniono takie czynniki jak, przekrój drogi i natężenie ruchu, rodzaj otoczenia drogi, gęstość elementów węzłów i skrzyżowań oraz krętość drogi. 1. ANALIZA WPŁYWU WYBRANYCH PARAMETRÓW NA WYNIKI OCENY BRD Zgodnie z metodyką szczegółową [5] zalecaną dla audytorów przez GDDKiA prognozowane są następujące miary BRD: gęstość wypadków, gęstość ofiar rannych, gęstość ofiar śmiertelnych, liczba wypadków, liczba ofiar rannych i śmiertelnych. Miary te oblicza się standardowo dla okresu dwudziestoletniego, z którego wybiera się największe wartości miar ryzyka z trzech kolejnych lat. Określenie wartości miar ryzyka należy dokonać, dla co najmniej trzech różnych wariantów projektowanej drogi. Przeprowadzona przez autorów analiza obejmowała ocenę BRD 10 wariantów projektowanej drogi (drogi dwujezdniowe oraz S2+1 i GP2+1). W ocenie uwzględniono takie parametry projektów infrastruktury drogowej, jak: typ drogi, przekrój drogi, krętość drogi, natężenie ruchu, gęstość elementów węzłów, gęstość skrzyżowań oraz rodzaj otoczenia drogi. Do analizy przyjęto następujące założenia wejściowe: długość odcinka 10, okres analizy 20 lat, tj. od 2015 do 2035 roku. W tabeli 1 przedstawiono parametry poszczególnych wariantów drogi oraz przyjęte dla nich wartości współczynników obliczeniowych miar ryzyka. Tabela 1. Przyjęte do analizy wpływu na ocenę BRD warianty drogi Charakterystyka drogi Jednostka Wariant W0_1 W0_2 W0_3 W0_4 W0_5 W0_6 W0_7 W0_8 W0_9 W0_10 Klasa drogi S GP GP GP GP GP A A S S Typ przekroju poprzecznego x3-w 2x3-s 2x2-s 2x2-w 2x3 2x2 2x3 2x2 Nazwa odcinka A B C D E F G H I J Województwo Stan drogi planowana planowana planowana planowana planowana planowana planowana planowana planowana planowana Długość odcinka drogi Typ drogi S2+1 GP2+1 GP2x3- w GP2x3-s GP2x2-s GP2x2- w A2x3 A2x2 S2x3 S2x2 Rodzaj terenu płaski płaski płaski płaski płaski płaski płaski płaski płaski płaski Krętość drogi stopnie/ rolniczy Obszar niezabudowany aleje drzew leśny obwodnica Obszar zabudowany o zabudowie luźnej wiejskiej przemysłowej miejskiej

3 cd. Tabeli 1 Liczba skrzyżowań Liczba węzłów Liczba elementów węzłów Współczynnik wpływu innych czynników regionalnych flc Współczynnik wpływu rodzaju terenu frt Współczynnik wpływu krętości drogi fkr (dla drogi jednojezdniowej, dwukierunkowej) Współczynnik wpływu lokalizacji drogi fld Współczynnik wypadków aw Współczynnik wypadków bw Współczynnik wypadków cw Współczynnik wypadków dw Gęstość elementów węzłów GEW,w Gęstość skrzyżowań GES Współczynnik gęstości elementów węzłów fgew,w Współczynnik ofiar rannych ar Współczynnik ofiar rannych br Współczynnik ofiar rannych cr Współczynnik ofiar śmiertelnych az Współczynnik ofiar śmiertelnych bz Współczynnik ofiar śmiertelnych cz Współczynnik ofiar śmiertelnych dz Współczynnik wpływu rodzaju otoczenia fro,z współczynnik wpływu rodzaju otoczenia drogi fro,w Współczynnik gęstości skrzyżowań fgs szt. szt. szt. elementów węzłów/ ,049 0,069 0,0021 0,003 0,0044 0,0034 0,0014 0,0025 0,0019 0,0031 0,437 0,437 2,061 2,061 2,061 2,061 2,061 2,061 2,061 2,061 0,037 0,037-0,0402-0,0402-0,0604-0,0604-0,0402-0,0604-0,0402-0,0604-0,0089-0,0089 skrzyżowań / 0 0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0, ,197 0,235 1,106 1,106 1,106 1,106 1,106 1,106 1,106 1,106 0,197 0,235 1,106 1,106 1,106 1,106 1,106 1,106 1,106 1,106-0,073-0,073 0,01 0,012 0,1409 0,1387 0,141 0,1437 0,1248 0,1351 0,1447 0,1491 0,428 0,428 0,792 0,792 0,792 0,792 0,792 0,792 0,792 0,792-0,039-0,039-0,0103-0,0103 0,637 0,637 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 0,423 1,636 1, Przekrój drogi i natężenie ruchu Analizę przeprowadzono dla dróg dwujezdniowych i jednojezdniowych. Wartości średniorocznego natężenia dobowego ruchu na analizowanym odcinku drogi, dla roku prognozy przyjęto w zakresie od 10 tysięcy poj./dobę do 100 tysięcy poj./dobę. Wyniki obliczeń gęstości oraz liczb wypadków, ofiar rannych i ofiar śmiertelnych dla analizowanych typów drogi przedstawiono na rys Jak widać z zaprezentowanych rysunków, na drogach dwujezdniowych wpływ średniego dobowego natężenia ruchu w większym stopniu uwidacznia się dla drogi typu GP2x3-s, natomiast najmniejszy dla drogi o przekroju A2x2. Spośród analizowanych wariantów największy wpływ tego parametru odnotowano dla drogi typu GP

4 Rys. 1. Wpływ średniego dobowego natężenia ruchu na gęstość wypadków GW, gęstość ofiar rannych GR i gęstość ofiar śmiertelnych GZ dla drogi typu GP2x3-s Rys. 2. Wpływ średniego dobowego natężenia ruchu na liczbę wypadków LW, liczbę ofiar rannych LR i liczbę ofiar śmiertelnych LZ dla drogi typu GP2x3-s Rys. 3. Wpływ średniego dobowego natężenia ruchu na gęstość wypadków GW, gęstość ofiar rannych GR i gęstość ofiar śmiertelnych GZ dla drogi typu A2x2 456

5 Rys. 4. Wpływ średniego dobowego natężenia ruchu na liczbę wypadków LW, liczbę ofiar rannych LR i liczbę ofiar śmiertelnych LZ dla drogi typu A2x Rodzaj otoczenia drogi Wyróżnia się ogólny podział rodzaju otoczenia drogi na obszar zabudowany i niezabudowany. W przypadku obszaru niezabudowanego wprowadzono następujące rodzaje [5]: rolniczy, aleja drzew, leśny i obwodnica. W obszarze zabudowanym w analizowanej metodyce wyróżnia się rodzaje otoczenia drogi: o zabudowie luźnej, o zabudowie wiejskiej, o zabudowie przemysłowej i o zabudowie miejskiej. Wpływ rodzaju otoczenia drogi na miary oceny BRD dla wybranych przekrojów i typów dróg zilustrowano na rys. 5 8, przy założeniu średniego dobowego natężenia ruchu na poziomie poj/dobę, dla którego uzyskiwana wielkość miar ryzyka dla analizowanych wariantów dróg dwujezdniowych jest zbliżona do wartości maksymalnych. Gęstość wypadków i ofiar rannych wypadków drogowych, dla dróg jednojezdniowych jest większa na obszarach zabudowanych niż na obszarach niezabudowanych, natomiast gęstość ofiar śmiertelnych, dla wszystkich typów dróg, jest większa na obszarach niezabudowanych. Wpływ otoczenia drogi niezależnie od typu projektowanej drogi jest względnie niewielki, a największe różnice w liczbie wypadków oraz ich ofiar rannych stwierdzono dla drogi typu GP2+1. Spośród dróg dwujezdniowych największy wpływ tego czynnika na spadek liczby ofiar śmiertelnych uwidocznił się dla drogi dwujezdniowej typu GP2x3s. Rys. 5. Wpływ rodzaju otoczenia drogi na gęstość wypadków GW, gęstość ofiar rannych GR i gęstość ofiar śmiertelnych GZ dla drogi typu GP

6 Rys. 6. Wpływ rodzaju otoczenia drogi na liczbę wypadków LW, liczbę ofiar rannych LR i liczbę ofiar śmiertelnych LZ dla drogi typu GP2+1 Rys. 7. Wpływ rodzaju otoczenia drogi na gęstość wypadków GW, gęstość ofiar rannych GR i gęstość ofiar śmiertelnych GZ dla drogi typu GP2x3-s Rys. 8. Wpływ rodzaju otoczenia drogi na liczbę wypadków LW, liczbę ofiar rannych LR i liczbę ofiar śmiertelnych LZ dla drogi typu GP2x3s 458

7 1.3. Gęstość elementów węzłów i gęstość skrzyżowań Kolejnymi analizowanymi parametrami były gęstość elementów węzłów oraz gęstość skrzyżowań. Po pojęciem gęstości elementów węzłów należy rozumieć średnią liczbę elementów węzłów (wjazdów i zjazdów) przypadających na długości drogi. W przypadku występowania skrzyżowań przelicza się je na elementy węzłów przyjmując osiem elementów węzłów zamiast jednego skrzyżowania (w przypadku skrzyżowania tylko z jedną jezdnią drogi głównej do obliczeń przyjmuje się cztery elementy węzła). Gęstością skrzyżowań (skrz./) określa się jako stosunek liczby skrzyżowań (i węzłów przeliczonych na skrzyżowania) do długości analizowanego odcinka drogi. Wpływ gęstości skrzyżowań i gęstości elementów węzłów na miary oceny BRD dla wybranych przekrojów i typów dróg, przy założeniu średniego dobowego natężenia ruchu na poziomie poj/rok, zilustrowano przykładowo na rys Największy wpływ gęstości elementów węzłów, spośród analizowanych typów dróg dwujezdniowych, odnotowano dla przekroju GP2x3-w. Dla drogi jednojezdniowej o przekroju GP2+1 uzyskano największy wpływ gęstości skrzyżowań na wartości analizowanych miar BRD. Jak widać, wpływ gęstości elementów węzłów jest względnie niewielki, natomiast gęstość skrzyżowań w istotny sposób wpływa na wzrost miar BRD. Rys. 9. Wpływ gęstości elementów węzłów na gęstość wypadków GW, gęstość ofiar rannych GR i gęstość ofiar śmiertelnych GZ dla drogi typu GP2x3-w Rys. 10. Wpływ gęstości elementów węzłów na liczbę wypadków LW, liczbę ofiar rannych LR i liczbę ofiar śmiertelnych LZ dla drogi typu GP2x3-w 459

8 Rys. 11. Wpływ gęstości skrzyżowań na gęstość wypadków GW, gęstość ofiar rannych GR i gęstość ofiar śmiertelnych GZ dla drogi typu GP2+1 Rys. 12. Wpływ gęstości skrzyżowań na liczbę wypadków LW, liczbę ofiar rannych LR i liczbę ofiar śmiertelnych LZ dla drogi typu GP Krętość drogi Kolejnym analizowanym parametrem była krętość drogi, wyrażana w stopniach na jej długości. Parametr ten jest uwzględniany jedynie do oceny BRD dla dróg jednojezdniowych. Wpływ krętości drogi na miary oceny BRD dla wybranych przekrojów i typów dróg jednojezdniowych, przy założeniu średniego dobowego natężenia ruchu na poziomie poj/dobę, zilustrowano na rys Krętość drogi jest ważnym parametrem mającym wpływ na BRD. Spośród analizowanych typów dróg jednojezdniowych największe różnice miar oceny BRD odnotowano dla drogi GP

9 Rys. 13. Wpływ krętości drogi na gęstość wypadków GW, gęstość ofiar rannych GR i gęstość ofiar śmiertelnych GZ dla drogi typu GP2+1 Rys. 14. Wpływ krętości drogi na liczbę wypadków LW, liczbę ofiar rannych LR i liczbę ofiar śmiertelnych LZ dla drogi typu GP2+1 WNIOSKI Prognozowanie miar strat społecznych jest zasadniczym elementem oceny wpływu projektów infrastruktury drogowej na bezpieczeństwo ruchu drogowego. Jest to zagadnienie niezwykle trudne, z uwagi na złożoność problemu bezpieczeństwa na drogach, które jest wypadkową bardzo wielu czynników niemożliwych do przewidzenia. Niezależnie od zastosowanego modelu, obliczone liczby wypadków i ich ofiar są zatem pewnym przybliżeniem rzeczywistości. Zasadniczym czynnikiem mającym wpływ na BRD jest średnie dobowe natężenie ruchu. W analizowanej metodyce zalecanej dla audytorów przez GDDKiA, zależnie od klasy drogi i jej przekroju można zauważyć, że do pewnego natężenia ruchu wartości prognozowanych miar rosną osiągając maksimum, a następnie maleją. Spośród analizowanych wariantów największy wpływ tego parametru odnotowano dla drogi typu GP2+1. Pozostałe analizowane parametry (gęstość elementów węzłów, gęstość skrzyżowań, krętość drogi) w miarę wzrostu powodują wzrost wartości miar ryzyka BRD. Największy wpływ gęstości elementów węzłów, spośród analizowanych typów dróg dwujezdniowych, odnotowano dla przekroju GP2x3-w. Dla drogi jednojezdniowej o przekroju GP

10 uzyskano największy wpływ gęstości skrzyżowań na wartości analizowanych miar BRD. Krętość drogi jest również istotnym parametrem mającym wpływ na BRD. Spośród analizowanych typów dróg jednojezdniowych największe różnice miar oceny BRD odnotowano dla drogi GP2+1. Wpływ otoczenia drogi niezależnie od typu projektowanej drogi jest względnie niewielki, a największe różnice w liczbie wypadków oraz ich ofiar rannych stwierdzono dla drogi typu GP2+1. Spośród dróg dwujezdniowych największy wpływ tego czynnika na spadek liczby ofiar śmiertelnych uwidocznił się dla drogi dwujezdniowej typu GP2x3s. Praca została zrealizowana w ramach projektu EYEVID finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (umowa nr PBS1/B6/9/2012) Streszczenie W artykule przedstawiono przykładowe wyniki obliczeń miar oceny BRD dla odcinków projektowanych dróg na podstawie metodyki GDDKiA. Celem badań było określenie wpływu wybranych parametrów dotyczących planowanych dróg na ich ocenę BRD. Analiza obejmowała odcinki dróg różnych klas, o różnych przekrojach, przy różnych natężeniach ruchu, z udziałem skrzyżowań i węzłów, przebiegających przez różne typy otoczenia drogi, a także dla wybranych krętości. The influence of selected factors on predicted road safety of newly designed road infrastructure elements Abstract The article presents an example of the calculations results of road safety (RS) assessment measures for designed routes according to the GDDKiA methodology. The aim of the study was to determine the influence of selected parameters of planned roads on their assessment of RS. The analysis included the road sections varied by classes, cross sections, traffic volumes, surrounding scenes, tortuosity, and presence of intersections and interchanges. BIBLIOGRAFIA 1. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/96/WE z dnia 19 listopada 2008 r. w sprawie zarządzania bezpieczeństwem infrastruktury drogowej. 2. Highway Safety Manual. American Association of State Highway and Transportation Officials. Washington Instrukcja dla audytorów bezpieczeństwa ruchu drogowego część I, Załącznik nr 1 do Zarządzenia nr 42 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 3/09/2009 roku w sprawie oceny wpływu na bezpieczeństwo ruchu drogowego oraz audytu bezpieczeństwa ruchu drogowego projektów infrastruktury drogowej. Warszawa Jamroz K., Michalski L., Kustra W., Gumińska L.: Metoda oceny wpływu projektów infrastruktury drogowej na bezpieczeństwo ruchu drogowego. Załącznik nr 1 (Załacznik A) do Zarządzenia nr 42 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 3/09/2009 roku w sprawie oceny wpływu na bezpieczeństwo ruchu drogowego oraz audytu bezpieczeństwa ruchu drogowego projektów infrastruktury drogowej. Warszawa Instrukcja dla audytorów bezpieczeństwa ruchu drogowego część I, Załącznik nr 1 do Zarządzenia nr 42 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 3/09/2009 roku w sprawie oceny wpływu na bezpieczeństwo ruchu drogowego oraz audytu bezpieczeństwa ruchu drogowego projektów infrastruktury drogowej. Warszawa Zalecenia dotyczące stosowania założeń Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/96/WE z dnia 19 listopada 2008 r. w sprawie zarządzania bezpieczeństwem infrastruktury drogowej (DZ.U. UE L.319/59) w ramach POIiŚ