Analiza funkcjonowania zwężenia na drodze krajowej

GONDEK Stanisław 1 OSTROWSKI Krzysztof 2 Analiza funkcjonowania zwężenia na drodze krajowej WSTĘP W sieci drogowej Polski najwięcej jest dróg dwupasowych dwukierunkowych. W przypadku konieczności prowadzenia robót drogowych i zajęciu jednego pasa ruchu możliwe jest zastosowanie następujących organizacji ruchu [1]: 1) oznakowanie pionowe i poziome, 2) sygnalizacja tymczasowa, 3) objazd wraz z czasowym zamknięciem remontowanego odcinka drogi. Właściwa organizacja ruchu na zwężonych do jednego pasa ruchu odcinkach ma istotne znaczenie dla bezpiecznego i płynnego przebiegu ruchu. Wybrany sposób organizacji powinien zapewnić odpowiednią przepustowość oraz minimalizować straty czasu pojazdów. Przy zastosowaniu oznakowania wymagana jest dobra wzajemna widoczność pojazdów dojeżdżających do zwężenia z przeciwległych kierunków. Długość odcinka, na którym dopuszcza się w takim przypadku ruch wahadłowy nie powinna być większa niż 150 m. Sygnalizację tymczasową stosuje się na zwężeniach jako sygnalizację wahadłową w sytuacji, gdy kierowanie ruchem jest niemożliwe za pomocą znaków drogowych. Zastosowanie sygnalizacji ułatwia także kierowanie ruchem w okresach, kiedy roboty drogowe nie są wykonywane, tj. w nocy, weekendy i święta. Do sterowania można zastosować sygnalizatory trójkomorowe o średnicy soczewki 200 lub 300 mm ale dopuszcza się również sygnalizatory dwukomorowe (bez komory sygnału żółtego), lecz wówczas komory muszą mieć średnicę 300 mm. Przed każdą sygnalizacją przenośną należy ustawić dodatkowo znak drogowy pionowy A-29 sygnały świetlne. Jeżeli odcinek objęty ruchem wahadłowym ma więcej niż 50 m oraz występuje znaczna zmienność obciążenia ruchem danego fragmentu drogi w dobie, obowiązkowe jest stosowanie detekcji na tym odcinku w celu dostosowania długości sygnału zielonego do rzeczywistego natężenia ruchu i zapobieżenia tworzenia się kolejek pojazdów z powodu niewykorzystania nadmiernie długiego sygnału zielonego, co ma miejsce przy sterowaniu stałoczasowym. Ze względów praktycznych powinno się stosować detektory niewymagające wbudowania w nawierzchnię (wideodetektory). Zaleca się stosowanie łączności bezprzewodowej pomiędzy sygnalizatorami, jednak wybrany sposób sterowania i przesyłania danych musi zapewnić bezpieczeństwo pracy systemu i uczestników ruchu. Przykładowe rozwiązania instalacji sygnalizacji przenośnej dla ruchu wahadłowego przedstawiono w [12]. W krajowej literaturze jest niewiele pozycji poświęconych problemowi sterowania na zwężonym odcinku drogi dwupasowej dwukierunkowej [1 i 2]. W referacie [1] podano, że ze względu na czas oczekiwania pojazdów na zmianę fazy ruchu wskazane jest przyjmowanie maksymalnej długości cyklu T w granicach 120 180 s, natomiast w przypadku szczególnie długich i mocno obciążonych odcinków do 300 s. Natomiast w pozycji [2] opisano symulacyjny program komputerowy ZWEZENIE, przy pomocy którego można dokonać porównania efektywności sterowania znakami i sygnalizacją świetlną wprowadzając jako dane długość zwężenia i natężenia ruchu na obu kierunkach oraz parametry procesów zgłoszeń i obsługi dla samochodów osobowych i ciężkich. Pomimo tego, że program powstał w 1978 r. szeroki zakres otrzymywanych z niego wyników (m.in. średnie straty czasu d [s/p], liczby pojazdów zatrzymujących się lp zat [P] i kolejki maksymalne k max [P] dla każdego kierunku i dla przekroju) pozwala na wnikliwą analizę ruchu na zwężeniu oraz ocenę funkcjonowania 1 Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki w Krakowie, Wydział Inżynierii Lądowej, Katedra Budowy Dróg i Inżynierii Ruchu; 31-155 Kraków; ul. Warszawska 24. Tel: + 48 12 628-25-39, Fax: + 48 12 628-23-28, e-mail: sgondek@pk.edu.pl 2 Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki w Krakowie, Wydział Inżynierii Lądowej, Katedra Budowy Dróg i Inżynierii Ruchu; 31-155 Kraków; ul. Warszawska 24. Tel: + 48 12 628-25-39, Fax: + 48 12 628-23-28, e-mail: k.ostrowski.fm@interia.pl 1

poszczególnych sposobów organizacji ruchu. Podstawową wadą programu jest brak możliwości analiz dla akomodacyjnego programu sygnalizacji świetlnej co obecnie jest powszechnie stosowane. Wytyczne niemieckie zalecają przyjmować natężenie nasycenia S o w zakresie 1 500 1 800 P/hz oraz następującą organizację ruchu na zwężeniu [5]: 1) w przypadku, gdy szerokość jezdni na zwężeniu wynosi 3.5 m, a natężenie pojazdów wynosi do 400 P/h i długość odcinka robót nie przekracza 50 m sygnalizacji nie stosuje się, 2) jeżeli długość odcinka robót jest do 300 m, a natężenie ruchu wynosi do 1 200 P/h sterowanie za pomocą sygnalizacji jest zalecane, 3) w przypadku natężeń powyżej 1 200 P/h należy zapewnić taką organizację ruchu, aby umożliwić przejazd pojazdów w obu kierunkach naraz. Dopuszcza się zastosowanie minimalnej szerokości na zwężeniu dla dwóch pasów 4.5 m (jeżeli natężenie pojazdów ciężarowych jest bardzo małe). Jeżeli nie można umożliwić przejazdu w dwóch kierunkach, dla co najmniej jednego kierunku należy wyznaczyć objazd. Badania przeprowadzone w Teksasie [4] pokazały, że maksymalny akceptowany przez kierowców czas oczekiwania wynosi 4 min. (240 s). Zaleca się aby długość cyklu T nie przekroczyła tej wartości a długość sygnału zielonego została dopasowana do liczby pojazdów obsługiwanych w cyklu. Natężenie nasycenia S o przyjmowano równe 1 500 P/hz. W wielu zagranicznych opracowaniach można znaleźć schematy oznakowania i kształtowania miejsc objętych robotami przy zastosowaniu sygnalizacji tymczasowej przeznaczonej do zabezpieczenia robót. Zaleca się również, że aby zapobiec wjazdom na odcinek zwężony podczas nadawania sygnału czerwonego, pod sygnalizatorami powinno się montować tabliczki informujące o konieczności oczekiwania na sygnał zielony przed sygnalizatorem. W referacie przestawiono wyniki badań empirycznych na zwężonym odcinku drogi krajowej sterowanym stałoczasową sygnalizacją świetlną przeprowadzonych w celu analiz zachowań kierujących na zwężeniu oraz oszacowania natężenia nasycenia, które jest podstawowym parametrem przy projektowaniu programu sygnalizacji. 1 STAN ISTNIEJĄCY ZWĘŻENIA W BIAŁYM DUNAJCU 1.1 Lokalizacja zwężenia Poligon badawczy zlokalizowany jest na moście w Białym Dunajcu, na południu województwa małopolskiego (rysunek 1) na drodze krajowej nr 47. Rys. 1. Lokalizacja poligonu badawczego w Białym Dunajcu na mapie Polski i województwa małopolskiego Od 26 czerwca 2013 r. Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad wprowadziła ruch wahadłowy w związku ze złym stanem obiektu inżynierskiego. Plan sytuacyjny zwężonego odcinka drogi przedstawiono na rysunku 2. 2

Rys. 2. Plan sytuacyjny zwężonego odcinka drogi krajowej nr 47 na moście w Białym Dunajcu [9] Sygnalizacja świetlna ustawiona została przed wjazdami na most i na wlocie bocznym skrzyżowania DK nr 47 z ul. Jana Pawła II. Sygnalizacja wahadłowa powoduje bardzo duże utrudnienia w ruchu zarówno w sezonie wakacyjno-urlopowym jak i w dni powszednie, gdyż zaproponowane objazdy wydłużają znacznie drogę. Objazdy możliwe są przez (rysunek 3): Chochołów kolor żółty, 42.3 km, Ząb i Bańską kolor błękitny, 29.6 km, Bukowinę i Białkę Tatrzańską kolor niebieski, 34.3 km, Bukowinę, omijając Poronin kolor zielony, 39.3 km. Rys. 3. Mapa przedstawiająca możliwe objazdy zwężonego odcinka drogi krajowej w Białym Dunajcu 1.2 Parametry zwężenia i programów sygnalizacji Na zlecenie GDDKiA wykonany został projekt sygnalizacji świetlnej wahadłowej w rejonie obiektu mostowego w miejscowości Biały Dunajec w ciągu drogi krajowej nr 47 [9]. Analizy ruchowe oraz identyfikacja potoków pojazdów na analizowanym odcinku zostały wykonane dla obu kierunków DK nr 47 w oparciu o 6-cio godzinne pomiary natężenia ruchu, które miały miejsce w dniach 21.05. oraz 24.05.2013 r. w okresach szczytów komunikacyjnych, tj. od 8 30 do 11 30 i od 15 30 do 18 30. Pomiary natężeń ruchu realizowane były w interwałach 30 min, uwzględniając rozkład kierunkowy i strukturę rodzajową. Badania miały miejsce w czasie pochmurnej pogody, bez opadów deszczu. 3

Zaprojektowano sygnalizację stałoczasową trójfazową obsługującą dodatkowo wlot boczny (ul. Jana Pawła II) przedstawioną na rysunku 4. Faza I Faza II Faza III Rys. 4. Układ faz ruchu dla sygnalizacji realizowanej na zwężonym odcinku drogi w Białym Dunajcu Ze względu na występujące zmienności dobowe i tygodniowe ruchu postanowiono wprowadzić pięć programów dopasowanych do okresowych, szczytowych natężeń ruchu. W okresie dnia realizowane są cztery programy o cyklu T = 200 s a w okresie nocnym program o T= 50 s [9]. Długości sygnałów zielonych zostały przyjęte proporcjonalnie do stopni nasycenia na obu wlotach Zakopianki. 1.3 Analizy przepustowości i warunków ruchu na zwężeniu Wykonane w projekcie [9] analizy przepustowości i warunków ruchu przeprowadzono metodą polską. Analiza miała na celu wyznaczenie optymalnej długości cyklu T, ze względu na zminimalizowanie średnich strat czasu i długości kolejek pojazdów na DK nr 47. Biorąc pod uwagę wartość docelową ograniczenia prędkości na obiekcie mostowym (30 km/h) zdecydowano się na przyjęcie do analiz obliczeniowych wartości bazowej natężenia nasycenia S o wynoszącej 1 100 P/hz. Analizy wykazały, że warunki ruchu dla każdego zaproponowanego programu sygnalizacji świetlnej będą bardzo złe na poziomie swobody ruchu PSR IV. Zasięg kolejki dla kwantyla 95 % kolejki maksymalnej pojazdów jest znaczny i wynosi od 568 m do 1 665 m. Średnie straty czasu kształtują się w zakresie od 318 s do 859 s. 2 BADANIA EMPIRYCZNE NA ZWĘŻENIU DROGI W celu ustalenia zachowań kierujących pojazdami, przy sterowaniu wahadłowym wykonano badania empiryczne parametrów ruchu oraz badania ankietowe. W dniach 21 22.11.2013 r. wykonano pomiary natężeń ruchu, odstępów czasu między pojazdami wjeżdżającymi z kolejki oraz długości kolejek maksymalnych i pozostających przed zwężeniem. Za pomocą programów Excel oraz Statistica wykonano obróbkę statystyczną uzyskanych wyników i opracowano wnioski. Wykonane badania ankietowe oceniające działanie zwężenia nie są przedmiotem analiz przedstawionych w artykule. 2.1 Metoda wykonywania pomiarów Biorąc pod uwagę potrzeby analiz, pomiary ruchu podzielono na trzy zasadnicze części, wykonywane w tym samym czasie. Pierwszym elementem składowym pomiarów było wykonanie badań odstępów czasu między pojazdami za pomocą rejestratora przyciskowego RP-5 (rysunek 5), drugim wykonanie pomiarów natężeń potoków dopływających, kolejki maksymalnej i kolejki pozostającej dla każdego cyklu sygnalizacyjnego oraz wykonanie ankiet wśród kierujących pojazdami. W przypadku pomiarów wykonywanych za pomocą rejestratora przyciskowego RP-5, proces gromadzenia danych polegał na rejestracji odstępów czasu pomiędzy tylnymi zderzakami pojazdów przejeżdżających linię zatrzymań z uwzględnieniem ich rodzaju. W czasie pomiaru rejestrowano także momenty zmiany sygnałów nadawanych przez sygnalizator. W tym samym toku gromadzenia danych zostały zbadane wjazdy na zwężony odcinek w czasie nadawania sygnału czerwonego z żółtym, żółtego, a także czerwonego. Pomiar rejestratorem RP-5 rozpoczynał się od zarejestrowania czasu zmiany sygnału z czerwonego na czerwony z żółtym. Dla pierwszego pojazdu z kolejki rejestrowano czas przekroczenia linii zatrzymań przez przedni i tylny zderzak (badanie czasu reakcji kierującego na zmianę sygnału), a dla kolejnych pojazdów rejestrowano już tylko czasy, gdy tylny zderzak mijał linię zatrzymań. Pomiar dla danego cyklu sygnalizacji świetlnej kończył się w momencie rozpoczęcia nadawania sygnału czerwonego lub w momencie zarejestrowania ostatniego wjazdu na zwężony odcinek z analizowanego pasa ruchu, jeśli ten nastąpił w czasie nadawania sygnału czerwonego. 4

W czasie trwania pomiarów obserwator posługując się rejestratorem RP-5 znajdował się w miejscu, z którego w łatwy sposób mógł obserwować zarówno zmianę sygnałów świetlnych jak i wjeżdżające na zwężony odcinek pojazdy z rozróżnieniem ich rodzajów. Rys. 5. Przyrząd pomiarowy mikroprocesorowy rejestrator zdarzeń RP-5 Dane uzyskane z rejestratorów uzupełniono o pomiary natężeń dopływających do odcinka zwężonego oraz kolejki maksymalnej i kolejki pozostającej w kolejnych cyklach sygnalizacyjnych. Wyniki zapisywane były bezpośrednio w formularzach. Na formularzu pomiarowym naniesiono również szkic wlotu skrzyżowania, określano stan nawierzchni jezdni oraz warunki pogodowe w momencie przeprowadzania pomiarów. Trzecim elementem pomiarów były badania ankietowe, które miały na celu określenie odczuć kierujących pojazdami związanych z wprowadzonymi zmianami organizacji ruchu, określenie celu podróży, częstotliwości przejazdu analizowanym odcinkiem drogi, wykształcenia kierowcy oraz jego wieku. Ankieterzy określali płeć kierującego oraz rodzaj samochodu stojącego na pierwszej i drugiej pozycji licząc od linii zatrzymań. Aby ułatwić wykonywanie ankiet rozdzielono pojazdy na dwie grupy: samochody osobowe oraz ciężarowe. W zawiązku z trudnościami, jakie powstawały przy wykonywaniu ankiet z kierowcami samochodów ciężarowych (brak bezpośrednio kontaktu spowodowany różnicą wysokości ankietera do kierowcy oraz hałas) skupiono się głównie na kierowcach samochodów osobowych. Wyniki ankiet zapisywane były bezpośrednio w formularzu roboczym. Uzyskane wyniki pomiarów posłużą w przyszłości do wykonania porównań z wynikami badań empirycznych. 2.2 Wykonywanie pomiarów Badania i analizy ruchu przeprowadzone zostały w pracy [6]. W dniu 21.11.2013 r. przeprowadzono pierwsze pomiary ruchu. W ciągu 7 godzin badań zanotowano w pomiarach porannych 61 cykli sygnalizacyjnych i zarejestrowano 1 961 pojazdów, zaś w pomiarach popołudniowych 67 cykli sygnalizacyjnych i 1 266 pojazdów. W kolejnym dniu 22.11.2013 r. wykonano tylko pomiary poranne, w których zarejestrowano 70 cykli sygnalizacyjnych i 1 904 pojazdów. Poza rejestracją natężeń ruchu wykonywano pomiary odstępów czasu między pojazdami oraz długości kolejek maksymalnych i pozostających, a także badanie ankietowe kierujących pojazdami. W oparciu o analizę odstępów czasu pomiędzy parami pojazdów osobowych, wyłoniono wartości natężeń nasycenia w każdym cyklu sygnalizacyjnym według metodologii przedstawionej w pracy [3]. Wyniki analiz dla krótkich interwałów czasu zostały przeliczane na godzinę sygnału zielonego. Głównym celem analiz przedstawionych w artykule jest określenie zmienności oraz przeciętnej wartości natężenia nasycenia jako podstawy do właściwej oceny przepustowości i warunków ruchu oraz doboru parametrów sterowania przy sterowaniu wahadłowym na zwężonym odcinku drogi o przekroju jednojezdniowym 1 x 2. 5

3 WYNIKI BADAŃ EMPIRYCZNYCH NA ZWĘŻENIU W pierwszym kroku analiz na północnym wlocie zwężenia od strony Krakowa wyznaczono natężenia ruchu w 15-minutowych interwałach oraz wyznaczono godzinę szczytu porannego i popołudniowego. Zgodnie z harmonogramem pracy programów sygnalizacji w dobie oraz w tygodniu roboczym [9], na zwężonym odcinku drogi sterowanie ruchem odbywa się za pomocą programu P1 (T = 200 s, G = 85 s na analizowanym wlocie) w godzinach porannych, oraz programu P2 (T = 200 s, G = 73 s na analizowanym wlocie) w godzinach popołudniowych. 3.1 Pomiar natężeń ruchu Natężenie ruchu na przedmiotowym zwężeniu drogi (rysunek 6) nie zmieniło się znacząco w odniesieniu do pomiarów ruchu wykonanych w maju 2013 r., gdy ruch na moście odbywał się w dwóch kierunkach. W majowych dniach roboczych (wtorek, piątek), w godzinach szczytu porannego zarejestrowano na analizowanym kierunku natężenia ruchu 498 P/h i 510 P/h. W godzinie szczytu popołudniowego (wtorek) odnotowano 467 P/h. Rysunek 6 przedstawia zmienność pomierzonego w listopadzie 2013 r. natężenia ruchu w kolejnych okresach godzinnych przesuniętych co 15 min. Rys. 6. Natężenia ruchu w okresach szczytu porannego i popołudniowego w dniu 21.11.2013 r. (czwartek) oraz szczytu porannego w dniu 22.11.2013 r. (piątek) Na rysunku 6 widoczne są godziny szczytowe ruchu oraz przesunięcie występowania porannych godzin szczytowych dla obu dni pomiarowych. Badania ruchu przedstawione w artykule były wyrywkowe i dotyczyły tylko dwóch dni roboczych. Stany kolejek na wlotach sugerowały, że warunki ruchu powinny być akceptowane przez kierujących pojazdami. W wielu cyklach sygnalizacyjnych nie pozostawała na końcu sygnału zielonego kolejka, choć długość kolejki maksymalnej była znaczna (zarejestrowano kolejki rzędu 50-ciu pojazdów). Długości sygnałów zielonych zarówno w szczycie porannym jak i popołudniowym pozwalały na zjazd wszystkich pojazdów, w większości przypadków w jednym cyklu sygnalizacyjnym. 3.2 Pomiar odstępów czasu pomiędzy pojazdami Pomiar odstępów czasu pomiędzy pojazdami wjeżdżającymi z kolejki wykonywano za pomocą rejestratora przyciskowego RP-5 w każdym analizowanym cyklu sygnalizacyjnym. Oprócz rejestracji odstępów czasu i czasu zmian sygnałów świetlnych rejestrowano strukturę rodzajową pojazdów oraz nieprzepisowe wjazdy pojazdów na sygnale czerwonym. Analizie poddano zmienność odstępów czasu w czasie nadawania sygnału zielonego, w celu wyłonienia tzw. przedziału środkowego, w którym następuje stabilizacja średnich odstępów czasu między pojazdami. W oparciu o uśredniony odstęp czasu w przedziale środkowym ustalone zostały natężenia nasycenia. W celu wyznaczenia przedziału środkowego w pracy [3] wprowadzono zmienną liczbę odrzuconych odstępów czasu między pojazdami 6

w przedziale początkowym sygnału zielonego oraz w przedziale końcowym. Początek i koniec przedziału środkowego ustalony został na podstawie analiz porównawczych sąsiadujących ze sobą odstępów czasu kolejnych pojazdów przejeżdżających linię zatrzymań z wykorzystaniem testu parametrycznego t-studenta na poziomie istotności = 0.05 (tablica 1). Wyniki analiz zmienności odstępów czasu przedstawione zostały na rysunkach 7 10 dla wlotu od strony Krakowa. Rys. 7. Zmienność średnich odstępów czasu pomiędzy pojazdami wjeżdżającymi z kolejki w cyklu sygnalizacyjnym w godz. 7 00 11 15 w okresie porannym dnia 21.11.2013 r. Rys. 8. Zmienność średnich odstępów czasu pomiędzy pojazdami wjeżdżającymi z kolejki w cyklu sygnalizacyjnym w godz. 13 00 15 45 w okresie popołudniowym dnia 21.11.2013 r. Rys. 9. Zmienność średnich odstępów czasu pomiędzy pojazdami wjeżdżającymi z kolejki w cyklu sygnalizacyjnym w godz. 7 00 11 00 w okresie porannym dnia 22.11.2013 r. 7

Rys. 10. Zmienność średnich odstępów czasu pomiędzy pojazdami osobowymi wjeżdżającymi z kolejki w analizowanych dniach pomiarowych Tablica 1. Położenie przedziału środkowego w analizowanych okresach pomiarowych Pomiar Położenia przedziału środkowego 21.11.2013 r. godziny poranne pomiędzy 3 a 18 pojazdem (45 s) 21.11.2013 r. godziny popołudniowe pomiędzy 3 a 20 pojazdem (50 s) 22.11.2013 r. godziny poranne pomiędzy 3 a 20 pojazdem (50 s) Na wykresach (rysunki 7 10) przedstawiono średnie wartości odstępów czasu kolejnych pojazdów przejeżdżających przez linię zatrzymań. Pokazano średnie odstępy czasu pomiędzy wszystkimi pojazdami, a także pomiędzy parami pojazdów osobowych. Różnice w przebiegu krzywych wynikają z udziału pojazdów ciężkich w ruchu, który wynosił odpowiednio 3.9 % (21.11. godziny poranne), 4.2 % (21.11. godziny popołudniowe) oraz 3.1 % (22.11. godziny poranne). Na wykresach po lewej stronie (rysunki 7 9) średnie wartości odstępów czasu przypisane zostały do pozycji pojazdu, przy zjeździe z kolejki. Przyjęto, że minimalna wielkość próby wynosić będzie co najmniej 10 cykli sygnalizacyjnych, co oznacza, że każdy punkt na wykresach odzwierciedla średni odstęp czasu wyliczony dla co najmniej 10 pojazdów. Na wykresach po prawej (rysunki 7 9) pokazano zmienność odstępów czasu w funkcji długości okresu czasu pomiędzy końcem jednego a początkiem następnego sygnału czerwonego. Na wykresach można zauważyć, że najmniejszy rozrzut wartości odstępów czasu (z pominięciem pierwszego) występuje w początkowym i środkowym przedziale długości sygnału zielonego. W przedziale końcowym dyspersja jest już znacznie większa, co wynika z występowania sygnałów zielonych nienasyconych ruchem. Przy tak długich sygnałach zielonych zdarza się, że kolejka pojazdów (kolejka maksymalna) zjeżdżała z wlotu, a potem następowały losowe dopływy pojedynczych pojazdów lub kolumn pojazdów. Z analiz wynika, że kierujący pojazdami wykorzystują na zjazd sygnał żółty, a niektórzy również sygnał czerwony. Niebezpieczne zachowania kierujących przypominają podobne zachowania występujące na skrzyżowaniach z sygnalizacją w miastach [7]. W czasie pomiarów zarejestrowano relatywnie dużą liczbę wjazdów na sygnale czerwonym. Łącznie w przeanalizowanych 198 cyklach, zarejestrowano 56 cykli z 79 pojazdami wjeżdżającymi na sygnale czerwonym. 4 WYZNACZENIE NATĘŻEŃ NASYCENIA Natężenie nasycenia odpowiada maksymalnemu możliwemu odpływowi pojazdów z kolejki na pasie ruchu w czasie sygnału zielonego [10]. Najnowsze badania wartości natężeń nasycenia [3] odnoszą się do analiz zmienności odstępów czasu w przedziale środkowym sygnału zielonego w pojedynczym cyklu sygnalizacyjnym i dotyczą par pojazdów osobowych. Natężenie nasycenia w pojedynczym cyklu sygnalizacyjnym wyznaczone zostało z ilorazu 3600/t n,s, gdzie t n,s oznacza średni odstęp czasu analizowanych par pojazdów w przedziale środkowym. Zmienność wartości natężeń nasycenia została przedstawiona na wykresach oddzielnie dla każdego dnia pomiarowego z rozróżnieniem szczytu porannego oraz popołudniowego (rysunek 11). 8

Rys. 11. Histogramy oraz dystrybuanty zmienności natężenia nasycenia dla obu dni pomiarowych Z przeprowadzonych analiz wynika, że najmniejsze wartości natężeń nasycenia uzyskano w dniu 21.11.2013 r. w godzinach porannych, a największe w dniu 22.11.2013 r. Największe zróżnicowanie wartości natężeń nasycenia w analizowanych dniach zauważa się w przedziale od 1 200 P/hz do 1 550 P/hz. Przy większych wartościach natężeń nasycenia (powyżej 1 550 P/hz) wyniki badań uzyskane w dniu 21.11. z godzin porannych i popołudniowych są zbliżone do siebie. Wyraźnie odstają wartości uzyskane z badań z dnia 22.11.2013 r. Powyższe spostrzeżenia poparte zostały wynikami analiz porównawczych z użyciem testu t-studenta na poziomie istotności = 0.05. Poniżej w tablicy 2 zestawiono podstawowe parametry statystyczne opisujące zmienność uzyskanych wartości natężeń nasycenia. Tablica 2. Parametry statystyczne charakteryzujące zmienność natężenia nasycenia S [E/hz] Pomiary z roku 2013 Liczebność E/hz E/hz E/hz E/hz % Średnia Mediana Max Odch. st. Współ. zm. Min E/hz Skośność 21.11. rano (R) 54 1487 1511 1226 1806 141-0.061 9.47 21.11. po południu (P) 63 1534 1519 1260 1821 113 0.31 7.37 22.11. rano (R) 66 1581 1574 1384 1933 117 0.50 7.39 Dane zagregowane Pomiary (R) i (P) z dnia 21.11 117 1512 1514 1226 1821 128-0.043 8.48 Wszystkie pomiary 183 1537 1537 1226 1933 128 0.050 8.34 5 WNIOSKI KOŃCOWE Podstawą wykonania prawidłowej oceny warunków ruchu i doboru parametrów sterowania jest właściwe określenie wartości natężeń nasycenia. W dokumentacji projektowej [9], przyjęto do obliczeń wartość natężenia nasycenia S 0 wynoszącą 1 100 E/hz. Z przeprowadzonych analiz wynika, że przeciętna wartość natężenia nasycenia dla analizowanego zwężenia wynosi 1 537 E/hz. Wartość natężenia nasycenia przyjęta w projekcie jest znacząco niższa od uzyskanej wartości z badań ruchu. Przyjęcie wartości 1 100 E/hz przełożyło się na wyniki obliczeń warunków ruchu, w których wykazano znaczne wartości strat czasu oraz obecność długich kolejek pojazdów na wlotach. W rzeczywistości (przy S = 1 537 E/hz) średnie straty czasu i długości kolejek były mniejsze, co zaobserwowano w początkowych okresach eksploatacji zwężenia. W chwili obecnej należałoby zweryfikować natężenia ruchu i przeprojektować program sygnalizacji świetlnej, uwzględniając pomierzoną, uśrednioną wartość natężenia nasycenia S = 1 537 E/hz oraz zmienność tygodniową i sezonową ruchu. W projektowaniu przyjęcie zbyt dużej wartości natężenia nasycenia (np. w sposób nieświadomy według metody [9]) skutkować będzie nieprawidłowym doborem parametrów sterowania ruchem (długości poszczególnych sygnałów) oraz zawyżeniem wartości przepustowości i zaniżeniem strat czasu, co w konsekwencji będzie wpływać na błędną ocenę warunków ruchu. Rzeczywiste straty czasu i długości kolejek będą znacznie większe od wyliczonych według [10]. W Polsce brakuje aktualnej metody, w której podane zostałyby informacje dotyczące doboru 9

wartości natężeń nasycenia, parametrów sterowania sygnalizacją tymczasową w powiązaniu z długością odcinka robót, oraz z uwzględnieniem potrzeb uczestników ruchu [8]. Streszczenie Właściwe projektowanie programu sygnalizacji świetlej na zwężonych odcinkach dróg krajowych z ruchem wahadłowym wymaga stosowania wielu parametrów odpowiednich dla takich obiektów. Należy do nich natężenia nasycenia. Krajowe przepisy nie podają miarodajnych wartości. W referacie przestawiono wyniki badań empirycznych na zwężonym odcinku drogi krajowej sterowanym stałoczasową sygnalizacją świetlną. Przeprowadzone badania miały na celu analizę zachowań kierujących na zwężeniu oraz oszacowanie wartości i zmienności natężeń nasycenia. Uzyskane wartości porównano z wartościami przyjętymi w projekcie ruchowymi i wykazano istotne różnice. Słowa kluczowe: droga krajowa, zwężenie, ruch wahadłowy, sygnalizacja, natężenie nasycenia Analysis of the operation of narrowing the road on the national road Abstract Proper design of traffic signals program on narrowed sections of roads requires a number of parameters which are appropriate for such facilities. One of them is saturation flow. National rules do not provide authoritative values. The paper presents empirical research carried out on the tapered section of a national road with traffic signals. This research aimed to analyze the behavior of drivers on the taper and to estimate the value and variability of saturation flow. Obtained values were compared with the values adopted during the design stage and significant differences have been outlined. Keywords: national road, road works, taper, traffic signals, saturation flow BIBLIOGRAFIA 1. Chodur J., Ruch na zwężeniach dwupasowych dróg, Drogownictwo, 6/1978, 2. Chodur J., Gondek S., Zwężenia dwupasowych dróg dwukierunkowych. Książka Biblioteki Drogownictwa pt. Symulacja potoków pojazdów, Jamroz K. (redaktor), WKiŁ, Warszawa 1980, 3. Chodur, J. Ostrowski, K. Tracz, M., Impact of saturation flow changes on performance of traffic lanes at signalized intersections. Procedia-Social and Behavioral Sciences, Elsevier Vol. 16: 600 611. Stockholm 2011, 4. Daniels G., Venglar S., Picha D., Feasibility of portable traffic signals to replace flaggers in maintenance operations, National Technical Information Service, February 2000, 5. Fahrbahnquerschnitte in baulichen Engstellen von Ortsdurchfahrten, Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen Verkehrstechnik, Heft V 208 Bergisch Gladbach, September 2011, 6. Gryglak I., Badanie przepustowości zwężenia drogowego z sygnalizacją na moście w Białym Dunajcu. Politechnika Krakowska, Kraków 2015 (praca dyplomowa). 7. Ostrowski K., Analiza zachowań kierujących pojazdami w stanach nasycenia ruchem na wlotach skrzyżowań z sygnalizacją świetlną. Logitrans 2011, Logistyka 3/2011 (płyta CD), 8. Ostrowski K., Attempt to apply the theory of reliability to assessment of signalised lane operation. Proc. of European Safety and Reliability Conference ESREL, Safety and Reliability, Methodology and applications, CRC Press/Balkena, Taylor and Francis Group, p. 335 341, Wrocław 2014, 9. Podoba M., Projekt sygnalizacji świetlnej w rejonie obiektu mostowego w miejscowości Biały Dunajec w ciągu drogi krajowej nr 47 część ruchowa wariant A, Eldream, Skawina 2013, 10. Tracz M., Chodur J., Gaca S., Gondek S., Kieć M., Ostrowski K., Metoda obliczania przepustowości skrzyżowań z sygnalizacją świetlną. GDDKiA, Warszawa 2004, 11. Załączniki nr 1, 2, 3 i 4 do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 3 lipca 2003 r. w sprawie szczegółowych warunków technicznych dla znaków i sygnałów drogowych oraz urządzeń bezpieczeństwa ruchu drogowego i warunków ich umieszczenia na drogach, Dz. U. nr 220, poz. 2181 z dnia 23.12.2003 r., 12. Załącznik nr 1 do Zarządzenia MTiGM oraz Spraw Wewnętrznych z dnia 6 czerwca 1990 r., Instrukcja oznakowania robót prowadzonych w pasie drogowym, 1990, 10