Wybrane aspekty analizy warunków ruchu na odcinkach dróg dwupasowych, dwukierunkowych z wykorzystaniem metody HCM-2010

Transkrypt

1 CHODUR Janusz 1 KIEĆ Mariusz 2 OSTROWSKI Krzysztof 3 Wybrane aspekty analizy warunków ruchu na odcinkach dróg dwupasowych, dwukierunkowych z wykorzystaniem metody HCM-2010 WSTĘP Analizy warunków ruchu i przepustowości dróg mają szerokie zastosowanie przy projektowaniu, przebudowie, ocenie warunków ruchu na istniejących i planowanych inwestycjach drogowych. Na podstawie wieloletnich badań i doświadczeń opracowano w różnych krajach procedury analiz. Do najbardziej rozpowszechnionych należą niewątpliwe procedury analizy podstawowych elementów infrastruktury drogowej opracowane w USA i opublikowane w podręczniku Highway Capacity Manual, w tym dotyczące odcinków dróg dwupasowych, dwukierunkowych (Two-Lane Highways [7]), oraz HBS 2001 (Streckenabschnitte von zweistreifigen Landstraßen [4]. W Polsce w odniesieniu do dróg dwupasowych dwukierunkowych obowiązuje opublikowana w 1992 roku instrukcja obliczania przepustowości dróg zamiejskich [8], opracowana w oparciu o podręcznik HCM z 1985 roku [5]. Metoda ta ukierunkowana była przede wszystkim na wyznaczanie natężeń krytycznych i przepustowości, a następnie przez porównanie natężenia ruchu na danym odcinku drogi z natężeniami krytycznymi pozwalała określić poziom swobody ruchu. Jako wyjściową wartość natężenia krytycznego a równocześnie przepustowości przekroju drogi (dwa kierunki ruchu) przyjęto 2800 E/h. Cechy geometryczno-ruchowych warunków rzeczywistych w stosunku do założonych wyjściowych (idealnych) uwzględniane są w metodzie poprzez współczynniki korygujące (model multiplikatywny). Na realną wartość natężenia krytycznego wpływa rozkład kierunkowy ruchu (inny od 50%/50%), szerokość pasów ruchu i poboczy (łączny wpływ innych szerokości niż 3,60 m w przypadku pasa ruchu i 1,80 m w przypadku pobocza), przy czym wielkość tego wpływu zależy dodatkowo od poziomu swobody ruchu (przy PSR E wpływ ten jest znacznie mniejszy) oraz struktura rodzajowa ruchu (udziały samochodów ciężarowych, autobusów i samochodów rekreacyjnych). Współczynniki przeliczeniowe wyróżnionych rodzajów pojazdów zależą od ukształtowania terenu (płaski, falisty, górzysty) lub w przypadku długich odcinków (więcej niż 800 m) i znacznych pochyleń (powyżej 3%) współczynniki przeliczeniowe zależą od wielkości pochylenia, średniej prędkości na wzniesieniu oraz procentowego udziału odcinków bez możliwości wyprzedzania. Prędkość na wzniesieniu wiąże współczynniki przeliczeniowe z poziomami swobody ruchu. Wyznaczanie przepustowości odcinka o znacznych pochyleniach utrudnia odpowiadający jej duży zakres zmienności prędkości (40 64 km/h) na pochyleniach rzędu 3% - 7%. Przepustowość i odpowiadająca jej prędkość poszukiwane są równocześnie z wykorzystaniem regresyjnego związku prędkości i natężenia krytycznego na poziomie swobody ruchu E. W analizie warunków ruchu uwzględnia się też wskaźnik nierównomierności ruchu w godzinie k 15. W nowszych metodach amerykańskich HCM-2000 [6] i HCM-2010 całkowicie zmieniono podejście metodologiczne. Analiza dotyczy głównie oceny warunków ruchu a dodatkowo umożliwia określenie przepustowości odcinka. Cechy charakterystyczne metody HCM-2010 przedstawione są w dalszej części artykułu. Opisano i porównano z występującymi we wcześniejszych metodach: kryteria oceny warunków ruchu, metodykę analizy oraz przedstawiono częściową adaptację metody do warunków polskich w zakresie oceny prędkości w ruchu swobodnym wraz z oceną wybranych 1 Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, Wydział Inżynierii Lądowej; Kraków, ul. Warszawska 24. Tel: , jchodur@pk.edu.pl 2 Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, Wydział Inżynierii Lądowej; Kraków, ul. Warszawska 24. Tel: , mkiec@pk.edu.pl 3 Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, Wydział Inżynierii Lądowej; Kraków, ul. Warszawska 24. Tel: , k.ostrowski.fm@interia.pl 687

2 Średnia prędkość podróży [km/h] wpływów. Istotne zmiany metodologiczne jak również zmiany w zakresie wpływu poszczególnych czynników determinujących warunki ruchu na odcinkach drogowych wskazują na potrzebę aktualizacji krajowej instrukcji. 1. KRYTERIA OCENY POZIOMÓW SWOBODY RUCHU Warunki w jakich odbywa się ruch na odcinku drogi klasyfikowane są za pomocą poziomów swobody ruchu PSR określających w sposób jakościowy i ilościowy stan ruchu. W ustalaniu PSR wykorzystywane są określone miary nazywane też kryteriami klasyfikacji warunków ruchu. Metody HCM-85, i jako podstawowe miary wykorzystują m.in. prędkość podróży oraz procent czasu jazdy w kolumnie. Ponadto w metodzie HCM-85 podstawową miarą jest natężenie krytyczne dla danego PSR a w metodzie HCM-2010 stosuje się dodatkowo udział wartości prędkości podróży w średniej prędkości pojazdów w ruchu swobodnym, reprezentujący zdolność pojazdów do podróży z prędkością równą lub bliską limitowi prędkości. W HCM-85 zwracano uwagę, że dla szerokiego zakresu warunków ruchu prędkość zmienia się stosunkowo nieznacznie (rysunek 1), stąd też korzystniejsze w ocenie jest kryterium procentu czasu jazdy w kolumnie. Miara ta jest jednak praktycznie niemożliwa do wyznaczenia przez bezpośredni pomiar. Aproksymacja tej miary przez udział pojazdów poruszających się w kolumnach stanowi znaczne przybliżenie Obliczeniowe natężenie natężenie ruchu w ruchu obu kierunkach w obu Q [P/h] kierunkach [P/h] Obliczeniowe natężenie natężenie ruchu w ruchu obu kierunkach w obu Q [P/h] kierunkach [P/h] Rys. 1. Zależność średniej prędkości podróży i procentu czasu jazdy w kolumnie od obliczeniowego natężenia ruchu przyjęta w metodzie HCM-85 [5] Nowsze badania pozwoliły na zweryfikowanie i uszczegółowienie zależności podstawowych miar warunków ruchu od obliczeniowego natężenia ruchu. Prędkość podróży jest w większym stopniu determinowana przez natężenie w przekroju drogi i zależy od prędkości w ruchu swobodnym v sw (rysunek 2). Procent czasu jazdy w kolumnie, dla potrzeb analizy warunków ruchu w danym kierunku, ujmuje także wpływ natężenia ruchu w przeciwnym kierunku V sw=110 km/h Natężenie ruchu w przeciwnym kierunku = 1600 E/h km/h 90 km/h km/h 70 km/h Natężenie ruchu w przeciwnym kierunku = 200 E/h Obliczeniowe natężenie ruchu w obu kierunkach [E/h] Obliczeniowe natężenie ruchu w obu kierunkach [E/h] Rys. 2. Zależność średniej prędkości podróży i procentu czasu jazdy w kolumnie od obliczeniowego natężenia ruchu przyjęta w metodzie HCM-2010 [7] 688

3 W tabelach 2 i 3 zestawiono graniczne wartości podstawowych miar dla poszczególnych poziomów swobody ruchu przyjęte w metodach HCM-85 oraz HCM-2000 i HCM Wyraźna jest różnica średniej prędkości podróży wymaganej dla osiągnięcia danego stanu warunków ruchu (PSR) w metodzie HCM-85 i nowszych metodach (rysunek 3). PSR E w metodzie HCM-85 determinowała już prędkość podróży poniżej 80 km/h, podczas gdy w metodach HCM-2000 i HCM-2010 obniżona została odpowiednio do 60 i 64 km/h. W metodzie HCM-85 bardzo wąskie były przedziały prędkości dla poszczególnych PSR rzędu 3 8 km/h, a w metodach nowszych - rzędu 8 10 km/h. Charakterystyczne w metodzie HCM-2010 jest obniżenie w stosunku do HCM-2000 progu prędkości podróży dla PSR A/B z 90 do 88 km/h, przy równoczesnym podwyższeniu progu dla PSR C/D o 2 km/h i dla PSR D/E o 4 km/h. Tab. 1. Graniczne wartości miar warunków ruchu w metodzie HCM-85 Procent czasu jazdy Średnia prędkość podróży PSR w kolumnie [%] [km/h] A <30 93 B <45 88 C <60 83 D <75 80 E F 100 <72 Tab. 2. Graniczne wartości miar warunków ruchu w metodach HCM-2000 i HCM-2010 I klasa dróg II klasa dróg III klasa dróg Procent czasu jazdy z Średnia prędkość podróży Procent czasu jazdy Procent czasu jazdy prędkością swobodną [km/h] w kolumnie [%] w kolumnie [%] [km/h] PSR HCM-2000 HCM-2010 HCM-2000 HCM-2010 HCM-2000 HCM-2010 HCM-2010 A >90 > >91,7 B >80-90 >80-88 >35-50 >35-50 >40-55 >40-55 >83,3-91,7 C >70-80 >72-80 >50-65 >50-65 >55-70 >55-70 >75,0-83,3 D >60-70 >64-72 >65-80 >65-80 >70-85 >70-85 >66,7-75,0 E >80 >80 >85 >85 66,7 Legenda: I klasa dróg drogi umożliwiające długodystansowe podróże z dużymi prędkościami, II klasa dróg drogi stanowiące połączenia z drogami I klasy z niższymi prędkościami podróży, III klasa dróg realizują obsługę przyległych obszarów; mogą to być drogi I i II klasy przechodzące przez małe miejscowości lub intensywnie zagospodarowane tereny. HCM-2010 PSR E D C B A HCM-2000 PSR E D C B A HCM-85 PSR F E D C B A Prędkość podróży [km/h] PSR F PSR E PSR D PSR C PSR B PSR A Rys. 3. Zakresy prędkości podróży dla poszczególnych PSR w metodach HCM Graniczne dla poszczególnych PSR wartości procentu czasu jazdy w kolumnie w kolejnych wydaniach metody HCM z roku 2000 i 2010 pozostają takie same, przy czym w stosunku do HCM

4 wprowadzono dodatkowy podział dróg na drogi klasy I i II (legenda pod tabelą 2). Na drogach klasy II, gdzie spodziewany jest niższy standard warunków ruchu, dopuszczone są wyższe o 5% progi procentu czasu jazdy w kolumnie. W przypadku dróg II klasy jest to jedyne kryterium klasyfikacji warunków ruchu. Na drogach klasy III, gdzie może występować ruch zarówno dalekobieżny jak i lokalny a gęstość ruchu wzrasta w punktach dostępu (wjazdy, skrzyżowania), wprowadzono jako kryterium warunków ruchu stosunek prędkości podróży do prędkości w ruchu swobodnym, zależnej od limitu prędkości na danym odcinku. Poziom swobody ruchu E pojawia się gdy prędkość podróży spada do 2/3 prędkości w ruchu swobodnym. 2. METODYKA OCENY WARUNKÓW RUCHU NA PODSTAWIE HCM 2010 Procedura prowadzenia oceny warunków ruchu na drogach dwupasowych dwukierunkowych wg metody HCM-2010 została przedstawiona na rysunku 4. W pierwszym kroku ustalane są dane wejściowe do analiz stanowiące opis cech geometryczno-ruchowych i funkcjonalnych analizowanego odcinka drogi. W kolejnych krokach wyznaczane są miary warunków ruchu, zależne od klasy drogi. Obliczane są średnia prędkość podróży (klasa I), udział czasu jazdy w kolumnie (I i II klasa) oraz procent czasu jazdy z prędkością swobodną (III klasa). Dodatkowo metodyka HCM uwzględnia możliwość oceny warunków ruchu na odcinkach z dodatkowymi pasami do wyprzedzania, która nie została opisana w niniejszej publikacji. Na rysunku 4 w kolejnych krokach przedstawiono etapy niezbędne do określenia warunków ruchu wraz z wyszczególnieniem czynników drogowo ruchowych, które wpływają na poszczególne składowe oceny warunków ruchu i wyrażają różnice rzeczywistych cech drogi i ruchu oraz cech przyjętych jako wyjściowe (idealne). Wyjściowe warunki określają następujące cechy: szerokość pasa ruchu 3,60 m, szerokość pobocza wolnego od przeszkód 1,80 m, odcinek położony w terenie płaskim, brak ograniczeń wyprzedzania, brak zakłóceń ruchu przez pojazdy skręcające, w ruchu występują tylko samochody osobowe. Objęte analizami drogi zamiejskie mają limit prędkości km/h. Rozróżniono analizę warunków ruchu na odcinkach dróg w terenie płaskim i falistym (analiza ogólna) oraz na dużych pochyleniach (powyżej 3% i długości większej od 1000 m). Istotną różnicą pomiędzy procedurą ogólną i procedurą dla odcinków o dużych pochyleniach są inne wartości współczynników przeliczeniowych pojazdów ciężkich na pojazdy umowne oraz współczynników we wzorach dla wyznaczania średniej prędkości podróży oraz procentu czasu ruchu w kolumnie. Te same czynniki wpływają w różnym stopniu na poszczególne miary warunków ruchu. Dla przykładu podany zostanie wpływ pochylenia podłużnego i struktury i rodzajowej na natężenie obliczeniowe w danym kierunku Q obl ustalane do oszacowania prędkości podróży i procentu jazdy w ruchu kolumnowym. Q i obl k 15 i Q f f s c [E/h] (1) gdzie: Q i - natężenie ruchu w i-tym kierunku [P/h], k 15 - wskaźnik nierównomierności ruchu w godzinie, f s - współczynnik wpływu pochylenia podłużnego, f c - współczynnik wpływu struktury rodzajowej ruchu; 1 c 1 pc ( ec 1) pr ( er 1) p c, p r - udział pojazdów odpowiednio ciężkich c i rekreacyjnych r w ruchu, e c, e r - współczynnik przeliczeniowy pojazdów ciężkich c i rekreacyjnych r na samochody osobowe. Przy pochyleniu podłużnym z przedziału 4,5% 5,5% o długości 800 m i przy natężeniu ruchu w analizowanym kierunku 500 E/h współczynnik wyrażający wpływ pochylenia podłużnego f s w przypadku ustalania prędkości podróży wynosi 0,94 a w przypadku ustalania procentu jazdy w ruchu kolumnowym 1,00. W tych samych warunkach współczynnik przeliczeniowy pojazdów ciężkich na samochody osobowe e c wynosi odpowiednio 5,9 i 1,0. Przykład ten pokazuje, że nie tylko 690

5 cechy drogi i ruchu decydują o wielkości wpływu pochylenia podłużnego i struktury rodzajowej pojazdów na warunki ruchu ale też miara którą stosuje się do kwantyfikacji warunków ruchu. Klasa I Krok 1: Dane wejściowe - Parametry geometryczne drogi - Natężenie ruchu Q - Klasa drogi (I, II lub III) - Prędkość w ruchu swobodnym pomierzona v sw lub prędkość bazowa w ruchu swobodnym v swo Klasa II Klasa III Krok 2: Szacowanie prędkości w ruchu swobodnym Korekty v sw ze względu na : natężenie ruchu, udział pojazdów ciężkich lub Korekty v swo ze względu na: szerokość pasa ruchu, szerokość poboczy i gęstość zjazdów Krok 3: Określenie wpływu określonych czynników na średnią prędkość podróży - Wahania ruchu w godzinie - Udział pojazdów ciężkich - Pochylenie Krok 3: Określenie wpływu określonych czynników na średnią prędkość podróży - Wahania ruchu w godzinie - Udział pojazdów ciężkich - Pochylenie Krok 4: Oszacowanie średniej prędkości podróży V po - Udział odcinków bez możliwości wyprzedzania Krok 4: Oszacowanie średniej prędkości podróży V po - Udział odcinków bez możliwości wyprzedzania Krok 5: Określenie wpływu określonych czynników na procent czasu jazdy w kolumnie - Wahania ruchu w godzinie - Udział pojazdów ciężkich - Pochylenie Krok 5: Określenie wpływu określonych czynników na procent czasu jazdy w kolumnie - Wahania ruchu w godzinie - Udział pojazdów ciężkich - Pochylenie Krok 6: Oszacowanie procentu czasu jazdy w kolumnie - Udział odcinków bez możliwości wyprzedzania Krok 6: Oszacowanie procentu czasu jazdy w kolumnie - Udział odcinków bez możliwości wyprzedzania Krok 7: Oszacowanie udziału prędkości podróży w prędkości dla ruchu swobodnego - Udział odcinków bez możliwości wyprzedzania Krok 8: Określenie Poziomu Swobody Ruchu i przepustowości Rys. 4. Metodologia analizy warunków ruchu wg HCM

6 3. PORÓWNANIE METOD HCM-2000 I HCM-2010 Najważniejszą zmianą wprowadzoną do metody HCM-2010 w stosunku do HCM-2000 jest zmiana sposobu analizy warunków ruchu w przekroju drogi. Metoda ta wprowadziła analizę wyłącznie jednokierunkową tzn. ocenę warunków ruchu oddzielnie dla każdego z kierunków jazdy niezależnie od wartości pochylenia terenu. W poprzedniej metodzie HCM-2000 w przypadku terenu płaskiego lub falistego zalecano prowadzenie analizy równocześnie dla dwóch kierunków jazdy. Z tego powodu porównanie obliczeniowe obu metod nie jest do końca miarodajne, a wyniki które zależą w głównej mierze od natężenia obliczeniowego dla tych samych przypadków często od siebie odbiegają. Ogólne różnice między metodami HCM-2000 i HCM-2010 można przedstawić następująco: wyeliminowanie analizy ogólnej, dwukierunkowej w HCM Autorzy procedur obliczeniowych zdecydowali się na uogólnienie i udoskonalenie wcześniejszej analizy jednokierunkowej. W najnowszym wydaniu HCM zastosowano wyłącznie analizę jednokierunkową zarówno dla terenów o dużym pochyleniu oraz obszarów o płaskim i falistym ukształtowaniu, wprowadzenie dodatkowej III klasy dróg. W klasie tej zostały zawarte niektóre drogi zaliczane wcześniej do dróg klasy I i II, na których prędkość podróży jest redukowana głównie przez ograniczenia prędkości oraz elementy zagospodarowania otoczenia drogi. Dla dróg tej klasy wprowadzono nową miarę udział prędkości w prędkości w ruchu swobodnym, który jest wyznacznikiem poziomu swobody ruchu, zmiana wartości granicznych średniej prędkości podróży dla poszczególnych PSR w przypadku dróg klasy I, uszczegółowienie wpływu wartości natężenia obliczeniowego na współczynniki przeliczeniowe wyróżnionych rodzajów pojazdów poprzez zmniejszenie zakresów zmienności wartości natężenia obliczeniowego przy którym współczynnik przeliczeniowy pozostaje stały, uwzględnienie w obliczeniach udziału natężeń ruchu dla poszczególnych kierunków zarówno dla prędkości podróży jak i dla udziału czasu jazdy w kolumnie. W dalszej części podjęto próbę adaptacji metody HCM 2010 do warunków polskich w zakresie szacowania prędkości w ruchu swobodnym na podstawie czynników drogowych z wykorzystaniem modeli prędkości. Prace te są efektem realizacji projektu badawczego nr N R Narzędzia wspomagające decyzje przy projektowaniu obwodnic i przebudowie przejść drogowych przez miejscowości finansowanego ze środków NCBiR. 4. MOŻLIWOŚCI ADAPTACJI METODY HCM-2010 DO WARUNKÓW POLSKICH Jak wynika z metodologii prowadzenia analizy na odcinkach dróg zamiejskich dwupasowych dla klasy I miernikiem warunków ruchu są prędkość podróży i udział czasu w jazdy w kolumnie. Warunek prędkości podróży w metodzie HCM jest warunkiem ostrzejszym. Dlatego niezbędnym jest prawidłowe oszacowanie prędkości podróży, która zależna jest od prędkości bazowej w ruchu swobodnym oraz czynników drogowych wpływających na jej zmianę tj. szerokości pasa ruchu, szerokości pobocza oraz wpływu gęstości punktów dostępności do drogi w formie zjazdów i mało istotnych skrzyżowań. Dlatego w niniejszym punkcie przedstawiono analizy prędkości w sieci polskich dróg krajowych, które mogą być wykorzystane przy szacowaniu prędkości bazowej, która zgodnie z metodą HCM może zmieniać się w zakresie od 70 do 110 km/h, oraz analizy wpływu czynników drogowych Oszacowanie prędkości w ruchu swobodnym Oszacowanie prędkości w ruchu swobodnym przeprowadzono z wykorzystaniem pomiarów ruchu realizowanych w ramach monitoringu prędkości na drogach krajowych w Polsce w latach [3]. Wyselekcjonowana próba obejmowała 48 odcinków dróg zamiejskich jednojezdniowych dwupasowych. W celu ograniczenia dodatkowych wpływów czynników drogowo ruchowych poligony badawcze zlokalizowane były na odcinkach prostych w planie z pochyleniem podłużnym do 2%, poza wpływem skrzyżowań, dużych generatorów ruchu (sklepy, stacje paliw, itp.), przejść dla 692

7 pieszych, przystanków autobusowych, środków nadzoru prędkości i łuków poziomych. Takie warunki pozwalają na ocenę wyłącznie wpływu dostępności do drogi i przekroju poprzecznego. W trakcie badań wyselekcjonowano przekroje poprzeczne z utwardzonymi poboczami i z poboczami gruntowymi. Dla wszystkich przekrojów zachowana była minimalna odległość od przeszkód bocznych wynosząca 1,8 m, co odpowiada warunkom idealnym wg metody HCM Szerokość pasa ruchu dla wszystkich poligonów pomiarowych wynosiła 3,5 m, co jest typową wartością dla dróg krajowych służących obsłudze dużych potoków ruchu tranzytowego. Ogólny limit prędkości na analizowanych poligonach wynosił 90 km/h. Wszystkie pomiary były prowadzone przez okres 24 h w ciągu dnia powszedniego. Były to pomiary przekrojowe w środku jednorodnego odcinka pomiarowego długości minimum 1 km. Zgodnie z procedurą zawartą w HCM-2010 w pierwszej fazie oceny prędkości w ruchu swobodnym należy wyznaczyć prędkość bazową pojazdów lekkich w ruchu swobodnym, którą następnie należy skorygować z uwzględnieniem czynników drogowych. Do identyfikacji wartości prędkości w ruchu swobodnym oraz wpływu czynników drogowych wykorzystano modele regresyjne wartości kwantyla 85% prędkości pojazdów lekkich w ruchu swobodnym (V 85 ). Podejście takie pozwala na pominięcie wpływu natężenia ruchu i struktury rodzajowej, które wg metody HCM 2010 uwzględniane są przy szacowaniu prędkości podróży. Modele prędkości pojazdów V 85 zostały oszacowane za pomocą uogólnionego modelu regresji liniowej z identycznościową funkcją wiążącą i rozkładem normalnym zmiennej losowej. Pozwoliły one na kwantyfikację wpływu dostępności do drogi (zmienna ilościowa) oraz przekroju poprzecznego (zmienna jakościowa) na bazową wartość prędkości w ruchu swobodnym. Przyjętą ogólną postać modelu zgodną z wynikami badań [1], [2], przedstawia równanie: V85 a0 a1 x1 a2 x2... a n x n (2) gdzie: a 0, a 1,, a n nieznane parametry modelu, współczynniki kierunkowe przy zmiennych, x 0, x 1,, x n obserwowane, nielosowe zmienne niezależne. Poniżej przedstawiono model V 85 dla odcinków dróg dwupasowych zamiejskich, dla którego zmienne niezależne okazały się statystycznie istotne wraz ze współczynnikiem determinacji R 2. V G 5.05 G 3.23 Z R 2 =0.28 (3) 85 z sk Z gdzie: G z gęstość wszystkich zjazdów [liczba/km], G sk gęstość skrzyżowań o małym natężeniu na wlotach podporządkowanych [liczba/km], Z1, Z2 przekrój poprzeczny, odpowiednio z utwardzonymi poboczami i z poboczami gruntowymi, występujący w modelu jako zmienna jakościowa, przyjmując wartość 0 (w przypadku braku występowania) lub 1 (w przypadku występowania). Skrzyżowania wyróżnione w modelu stanowią wszystkie włączenia do drogi nadrzędnej oznakowane jako skrzyżowania (na drodze nadrzędnej i podporządkowanej) bez dodatkowych pasów ruchu na wotach nadrzędnych i podporządkowanych. W przypadku gęstości zjazdów, w przeciwieństwie do metody HCM-2010, należy uwzględnić wszystkie zjazdy niezależnie od wielkości występującego ruchu. W tabeli 3 przedstawiono zakres zmienności, wartości średnie i odchylenie standardowe zmiennych zależnych i niezależnych, dla których został wyznaczony model (3). 693

8 Tab. 3. Zakres zmienności i parametry zmiennych niezależnych w modelu (3) Zmienna Zakres zmienności (min; max) Średnia Odchylenie standardowe V 85 [km/h] 84,09 143,15 105,54 10,92 G z [liczba/km] 0 23,3 5,4 5,20 G sk [liczba/km] 0 1,8 0,5 0,46 W tabeli 4 przedstawione zostały wartości współczynników regresyjnych oraz opisujące je statystyki, tj. statystyka Walda, błąd standardowy oraz p-wartość. Wszystkie zmienne w modelu okazały się istotne na poziomie p<0,05 i są zgodne z fizyczną interpretacją modelu. Wysoka wartość statystyki Walda wskazuje na decydujący wpływ wyrazu stałego na wartość predykowanej prędkości. Niska wartość współczynnika determinacji jest spodziewana dla tego typu modeli i zgodna z doświadczeniami zagranicznymi [9]. Tab. 4. Współczynniki regresyjne modelu prędkości w ruchu swobodnym Zmienna Współczynnik równania regresyjnego Błąd standardowy SE Statystyka Walda p-wartość Wyraz wolny 113,95 2, ,53 0,000 G z -0,89 0,256 12,03 0,000 G sk -5,05 3,046 2,75 0,047 Z1 3,23 1,469 4,82 0,028 Z2-3,23 1,511 4,58 0,032 Na podstawie przeprowadzonych analiz można stwierdzić, że wartość bazowa prędkości w ruchu swobodnym wynosi 113,95 km/h dla odcinków prostych, co jest wartością zbliżona do wartości proponowanej w metodzie HCM-2010, gdzie maksymalna wartość wynosi 110 km/h Ocena wpływu czynników drogowych na wartość prędkości w ruchu swobodnym Ze względu na bardziej jednorodne, objęte badaniami, odcinki dróg pod względem geometrii przekroju poprzecznego nie było możliwe porównanie wpływu szerokości pasa ruchu i odległości przeszkód bocznych z metodą HCM Porównania wybranych aspektów czynników drogowych ograniczono do przedstawienia wpływu dostępności do drogi na wartość prędkości w ruchu swobodnym. W tabeli 5 i na rysunku 5 przedstawiono propozycję zależności pomiędzy gęstością punktów dostępności (zjazdów, skrzyżowań) a wartością korekty prędkości z niej wynikającej ΔV G. Wartości dla metody HCM-2010 zostały przeliczone na kilometr i zaokrąglone zgodnie z metodą HCM-2000, która została opublikowana w jednostkach metrycznych. Wartość wpływu gęstości punktów dostępności G pd na prędkość w ruchu swobodnym nie uległa zmianie w metodach HCM-2000 i HCM Tab. 5. Wartość korekty prędkości bazowej w ruchu swobodnym. HCM-2010 Warunki polskie G pd [liczba/km] ΔV G [km/h] G z [liczba/km] ΔV Gz [km/h] G sk [liczba/km] ΔV Gsk [km/h] ,0 6 5,0 1 5,0 12 8, ,0 2 10, , , , ,0 - - Do celów adaptacji metody do warunków polskich w obliczeniach, w przypadku bardzo małej krętości drogi, można przyjąć dla dróg krajowych klasy GP bazową wartość prędkości w ruchu swobodnym na poziomie 115 km/h z uwzględnieniem korekty ±3,0 km/h w zależności od przekroju 694

9 korekta prędkości bazowej w ruchu swobodnym [km/h] poprzecznego. W przypadku zjazdów, do celów adaptacji metody HCM do warunków polskich przyjęto mniejszą wartość redukcji prędkości niż wynika to z wartości uzyskanych z modelu (0,9 km/h na 1 zjazd) Warunki polskie HCM gęstość zjazdów, gęstość punktów dostępności [liczba/km] Rys. 5. Wartość korekty prędkości w ruchu swobodnym w zależności od dostępności do drogi Na podstawie przeprowadzonych analiz oraz przyjętych założeń można stwierdzić większy wpływ dostępności do drogi na prędkość w ruchu swobodnym niż w metodzie HCM Należy jednak zwrócić uwagę że wpływ ten może być zależny od prędkości bazowej, która powinna być zmienna i zależeć m.in. od wartości krętości odcinka jednorodnego. Analizy wskazują również na wyraźny wpływ skrzyżowań (o małym ruchu na wlotach podporządkowanych) na prędkość pojazdów w ruchu swobodnym, które oddziałują na prędkość porównywalnie jak 6 zjazdów na 1 kilometr odcinka drogi. WNIOSKI Przedstawiony przegląd metod oceny warunków ruchu na odcinkach dróg zamiejskich dwupasowych dwukierunkowych wskazuje na istotne zmiany metodologiczne w odniesieniu do metody HCM-85, która była podstawą opracowania instrukcji obliczania przepustowości dróg zamiejskich w Polsce [8]. Powoduje to konieczność aktualizacji obowiązującej instrukcji z uwzględnieniem HCM Zastosowanie metody HCM-2010 w warunkach polskich wymaga jej kalibracji w odniesieniu do kryteriów oceny warunków ruchu jakimi są prędkość podróży i udział czasu jazdy w kolumnie. Szczególne problemy może stwarzać adaptacja udziału czasu jazdy w kolumnie, który jest bardzo trudny do wyznaczenia w sposób empiryczny. Dla drugiego kryterium, tj. prędkości podróży, w referacie zostały przedstawione podstawy pozwalające wyznaczyć prędkość pojazdów w ruchu swobodnym na odcinkach zamiejskich dróg krajowych w Polsce o małej krętości. Analizy modeli prędkości i czynników drogowych pozwoliły wyznaczyć wartość prędkości bazowej w ruchu swobodnym, która może przyjmować wartości 112 km/h lub 118 km/h, odpowiednio dla przekrojów z gruntowymi poboczami i dla przekrojów z utwardzonymi poboczami. W przypadku występowania punktów dostępności należy zastosować redukcję prędkości w ruchu swobodnym o 5 km/h na każde 6 zjazdów lub 1 skrzyżowanie nie stanowiące granicy odcinka jednorodnego. Przedstawione wyniki należy traktować jako pierwszy krok do adaptacji do warunków polskich metody HCM-2010, który obejmuje tylko jeden z jej aspektów, tj. prędkość pojazdów w ruchu swobodnym i wymaga dalszych analiz. Kolejne badania powinny koncentrować się na weryfikacji przedstawionych wyników, rozszerzeniu badań na odcinki o różnej krętości w celu wyznaczenia wiarygodnej wartości prędkości bazowej w ruchu swobodnym, gdzie krętość drogi mogłaby być jedną ze zmiennych pozwalających szacować jej wartość. Końcowym etapem prac powinno być wyznaczenie wartości prędkości podróży w różnych warunkach ruchowych. 695

10 Streszczenie W referacie zostało przedstawione porównanie kolejnych edycji metod oceny warunków ruchu HCM (Highway Capacity Manual) na drogach dwupasowych dwukierunkowych. Wskazano podstawowe kryteria oceny warunków ruchu dla trzech kolejnych wydań metody tj. HCM-85, HCM-2000 i HCM Opisano metodologię prowadzenia oceny warunków ruchu w HCM-2010 oraz wskazano najważniejsze zmiany w odniesieniu do metody HCM Przedstawiono możliwości adaptacji metody HCM-2010 do warunków polskich, w odniesieniu do dróg krajowych, w zakresie jednej z miar warunków ruchu jaką jest prędkość podróży. Na podstawie zbudowanych modeli prędkości pojazdów lekkich w ruchu swobodnym wyznaczono wartość bazowej prędkości w ruchu swobodnym dla odcinków o małej krętości. Przeprowadzone analizy pozwoliły zaproponować wartość zmian prędkości w ruchu swobodnym, w zależności od czynników drogowych uwzględniających wpływ dostępności do drogi (gęstość zjazdów i skrzyżowań) oraz rodzaju pobocza (gruntowe, utwardzone). Słowa kluczowe: droga dwupasowa dwukierunkowa, przepustowość, warunki ruchu, HCM, prędkość podróży, udział czasu jazdy w kolumnie Analysis of the selected aspects of the traffic performane for two lane roads using HCM-2010 method Abstract In the paper comparison of the HCM (Highway Capacity Manual) methods for assessing traffic performance for two-lane roads is presented. The basic criteria to evaluate traffic performance for three consecutive editions of methods i.e. HCM-85, HCM-2000 and HCM-2010 are described. The methodology of traffic performance evaluation in HCM-2010 is also described, and the most important changes in relation to the method of HCM are pointed out. The possibilities of adaptation of HCM-2010 to Polish conditions are depicted, especially regarding the national roads in the area of one measure of traffic performance (i.e. travel speed). Based on the developed speed models (for light vehicles in free flow speed), the base value of the free flow speed for road section with low curvature is calculated. Conducted analyzes allowed to propose changes in the value of free flow speed, which depended on factors taking into account the impact of road accessibility (e.g. density of exits and intersections) and type of roadside (e.g. ground, hardened). Keywords: two lane road, traffic performance, HCM, travel speed, percent time spent following BIBLIOGRAFIA 1. Baruya A.: Speed-accident relationship on European roads. Proceedings of the Conference Traffic Safety in Europe. VTI konferens 10A, Part 10. Swedish National Road and Transport Research Institute, Gaca S.: Badania prędkości pojazdów i jej wpływu na bezpieczeństwo ruchu drogowego. Zeszyt Naukowy Politechniki Krakowskiej, Kraków Gaca S., Jamroz K., Ząbczyk K. et al. The nationwide Study of the Measurements od Vehicles Speed and Safety Belt Use. SIGNALCO Kraków Trafik Gdańsk BIT Poznań, (praca niepublikowana). 4. HBS Handbuch für die Bemessung von Straβenverkehrsanlagen. Ausgabe 2001,Fassung 2009, Forschungsgesellschaft für Straβen- und Verkehrswesen e.v., Köln, Highway Capacity Manual. Transportation Research Board, National Research Council, Special Report 209. Washington, D.C Highway Capacity Manual Transportation Research Board, National Research Council, Washington, D.C HCM Highway Capacity Manual. Transportation Research Board of National Academies, Washington, D.C Instrukcja obliczania przepustowości dróg zamiejskich. Generalna Dyrekcja Dróg Publicznych, Warszawa Modeling Operating Speed, Synthesis Report. Transportation Research Circular E-C151. Transportation Research Board of the National Academies, Washington D.C.,