Σύνοψη Προαπαιτούμενη γνώση

Transcript

1 4 αστικά οδικά δίκτυα

2 Σύνοψη Η ανάπτυξη των αστικών περιοχών πριν από την εξάπλωση του ΙΧ αυτοκινήτου δεν δημιούργησε τις απαραίτητες προϋποθέσεις για τη διαμόρφωση ενός οδικού δικτύου με την κατάλληλη μορφή και χωρητικότητα για την εξυπηρέτηση του μεγάλου αριθμού αυτοκινήτων που κυκλοφορούν σήμερα στις σύγχρονες πόλεις. Αυτό το πρόβλημα επιτείνεται με τη σύγχρονη βιώσιμη προσέγγιση στον σχεδιασμό των αστικών οδικών δικτύων καθώς θα πρέπει παράλληλα με την κυκλοφορία των ΙΧ αυτοκινήτων να εξασφαλιστεί κατά μήκος τους και η άνετη και ασφαλής μετακίνηση και των εναλλακτικών προς αυτό μέσων μεταφοράς. Στο κεφάλαιο αυτό δίνονται βασικά στοιχεία για τον σχεδιασμό των αστικών οδικών δικτύων σε σχέση με τη λειτουργία της μηχανοκίνητης κυκλοφορίας. Συγκεκριμένα, παρουσιάζεται αρχικά η δομή και η λειτουργική ιεράρχηση των αστικών οδών, ενώ παράλληλα γίνεται μια αναφορά στα βασικά μεγέθη της κυκλοφοριακής ροής. Στη συνέχεια, αφού αναλυθούν οι βασικές έννοιες της χωρητικότητας και της στάθμης εξυπηρέτησης παρουσιάζονται οι μεθοδολογίες υπολογισμού της στάθμης εξυπηρέτησης τόσο κατά μήκος ενός μεμονωμένου οδικού τμήματος όσο και κατά μήκος ενός οδικού άξονα λαμβάνοντας υπόψη και τις καθυστερήσεις από τη διέλευση των διασταυρώσεων. Προαπαιτούμενη γνώση Δεν απαιτείται ιδιαίτερη προαπαιτούμενη γνώση για την κατανόηση της ύλης του κεφαλαίου. Ωστόσο θεωρείται σκόπιμη η σχετική εξοικείωση με τη σύγχρονη θεωρία και την πρακτική στο αντικείμενο της Κυκλοφοριακής Τεχνικής. Συγκεκριμένα για την κατανόηση του υπολογισμού της στάθμης εξυπηρέτησης κατά μήκος των οδικών τμημάτων θα βοηθούσε η ανάγνωση των σχετικών κεφαλαίων στο σύγγραμμα Φραντζεσκάκης κ.ά. (2009) όπου γίνεται μια πιο διεξοδική ανάλυση των βασικών εννοιών για τη σηματοδότηση και τον υπολογισμό των καθυστερήσεων στις διασταυρώσεις.

3 4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Από τα τέλη της δεκαετίας του 40 το οδικό δίκτυο έπαιξε κυρίαρχο ρόλο στην εξυπηρέτηση των καθημερινών αστικών μετακινήσεων λόγω της εξάπλωσης της χρήσης του ΙΧ αυτοκινήτου που α- νταποκρινόταν στις ανάγκες της εποχής για καθημερινή μετακίνηση «από πόρτα σε πόρτα» σε ένα διαρκώς αναπτυσσόμενο και δυναμικά εξελισσόμενο αστικό περιβάλλον (Ανδρικοπούλου κ.ά., 2014). Μερικές δεκαετίες αργότερα, η ραγδαία αύξηση της οδικής κυκλοφορίας, που οφείλεται τόσο στην προώθηση του ιδιωτικού αυτοκινήτου όσο και στη μεγέθυνση της κοινωνικο-οικονομικής δραστηριότητας στα αστικά κέντρα, σε συνδυασμό με την περιορισμένη δυνατότητα ανάπτυξης νέων οδικών υποδομών, οδήγησε σε σημαντικά προβλήματα τόσο ως προς την αποτελεσματικότητα της καθημερινής αστικής μετακίνησης όσο και ως προς την ποιότητα του αστικού και φυσικού περιβάλλοντος. Είναι χαρακτηριστικό ότι στα αστικά κέντρα της Δυτικής Ευρώπης οι δρόμοι καταλαμβάνουν ένα ποσοστό της τάξης του 15-20% της αστικής επιφάνειας (Rodrigue, 2013). Η συμφόρηση των βασικών οδικών αξόνων σε περιοχές έλξης μεγάλου αριθμού μετακινήσεων υποβαθμίζει τις συνθήκες μετακίνησης και προκαλεί σοβαρές επιπτώσεις στο περιβάλλον και στην ποιότητα ζωής. Με σκοπό την αντιμετώπιση του παραπάνω προβλήματος δόθηκε σταδιακά βαρύτητα στον συγκοινωνιακό σχεδιασμό που προωθεί τα δίκτυα μετακίνησης τα ο- ποία λειτουργούν εναλλακτικά ή συμπληρωματικά του οδικού δικτύου, όπως τα δίκτυα αστικών μέσων σταθερής τροχιάς, ποδηλάτων και πεζών. Παράλληλα, δόθηκε βαρύτητα στις καινοτόμες τεχνικές διαχείρισης της οδικής κυκλοφορίας ώστε να βελτιωθούν οι κυκλοφοριακές συνθήκες, κυρίως κατά τις περιόδους αιχμής. Ε- πιπρόσθετα, τα τελευταία χρόνια σημαντική προσπάθεια διεξάγε- ται για την ανάπτυξη και χρήση σε ευρεία κλίμακα νέων οχημάτων και μη συμβατικών τύπων κινητήρων που αξιοποιούν τον ηλεκτρισμό και άλλες μορφές ενέργειας ώστε να περιοριστούν οι ρύποι που προέρχονται από την οδική κυκλοφορία. Για τον λόγο αυτό τα αστικά οδικά δίκτυα παραμένουν στο επίκεντρο του σχεδιασμού και της διαχείρισης της αστικής κινητικότητας. Το κεφάλαιο αυτό περιλαμβάνει τρεις ενότητες. Στην πρώτη ενότητα αναλύονται τα αστικά οδικά δίκτυα ως προς τη δομή και τα στοιχεία που τα απαρτίζουν και περιγράφεται η λειτουργική ιεράρχηση των αστικών οδών, δηλαδή η κατηγοριοποίηση των οδών ανάλογα με τον ρόλο τους τόσο στην εξυπηρέτηση της κίνησης των οχημάτων όσο και στην παροχή πρόσβασης προς τις διάφορες χρήσεις γης σε μία περιοχή. Στη δεύτερη ενότητα α- κολουθεί η περιγραφή των βασικών μεγεθών της κυκλοφοριακής ροής ανάλογα με το επίπεδο ανάλυσης (μακροσκοπική ή μικροσκοπική) και των χαρακτηριστικών τους, ενώ παράλληλα αναλύεται η θεμελιώδης σχέση που συνδέει τα μακροσκοπικά κυκλοφοριακά μεγέθη θεωρητικά και εμπειρικά. Τέλος, στην τρίτη ενότητα δίνεται η περιγραφή της αναλυτικής μεθοδολογίας υπολογισμού της στάθμης εξυπηρέτησης σε οδικούς άξονες και σε τμήματα του α- στικού οδικού δικτύου. 4.2 ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΣΤΙΚΟΥ ΟΔΙΚΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ ΚΑΙ ΚΑΤΗΓΟΡΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΟΔΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΑΣΤΙΚΟΥ ΟΔΙΚΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ Τα στοιχεία που δομούν ένα αστικό οδικό δίκτυο από το επίπεδο ενός μεμονωμένου κόμβου έως το επίπεδο του διαδρόμου και μιας ολόκληρης περιοχής περιγράφονται στο Σχήμα «αστικά οδικά δίκτυα

4 μών που δεν είναι απαραίτητα παράλληλες μεταξύ τους, αλλά συνδυάζονται έτσι ώστε να εξυπηρετούν τις ανάγκες μετακίνησης τόσο μέσα στη συγκεκριμένη χωρική ενότητα (αστική περιοχή στην εν λόγω περίπτωση) όσο και μεταξύ της ενότητας αυτής και άλλων εξωτερικών χωρικών ενοτήτων (Transportation Research Board- HCM, 2010) ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΙΕΡΑΡΧΗΣΗ ΤΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΟΔΩΝ Σχήμα 4.1 Στοιχεία του αστικού οδικού δικτύου (State of Florida, Department of Transportation-QLOS, 2013). Τα «σημεία» αποτελούν συνήθως σηματοδοτούμενους κόμβους ή διασταυρώσεις κυκλοφοριακών ροών, ενώ μπορεί επίσης να ορίζουν την αλλαγή των γεωμετρικών χαρακτηριστικών σε δύο διαδοχικά οδικά τμήματα, όπως για παράδειγμα η μείωση ή αύξηση του αριθμού των λωρίδων από το ένα οδικό τμήμα στο άλλο. Στο «τμήμα» οδού που εκτείνεται μεταξύ δύο σημείων, τα γεωμετρικά και τα κυκλοφοριακά χαρακτηριστικά θεωρούνται σταθερά. Η «υποδομή» του οδικού δικτύου αποτελείται από διαδοχικά σημεία και τμήματα με κοινά ή διαφορετικά χαρακτηριστικά ώστε να διαμορφώνεται ένας ενιαίος άξονας μεταξύ δύο σημείων του οδικού δικτύου. Ένας «διάδρομος» μπορεί να αποτελείται από παράλληλους άξονες τόσο οδικούς όσο και άλλων δικτύων, όπως αστικού σιδηροδρόμου, ποδηλάτων, πεζών κλπ. Σε αντίθεση με τον διάδρομο, το «οδικό δίκτυο μιας περιοχής» συντίθεται από ένα σύνολο υποδο- Η λειτουργική ιεράρχηση των οδών του αστικού δικτύου είναι η κατάταξη των οδών σε κατηγορίες ανάλογα με τον βαθμό της βασικής λειτουργίας (κινητικότητας ή πρόσβασης) που επιτελούν. Διακρίνονται πέντε (5) βασικές κατηγορίες (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009; Ανδρικοπούλου κ.ά., 2007): «Ελεύθερη λεωφόρος». Είναι μία κύρια αρτηρία μη διακοπτόμενης ροής, δηλαδή με πλήρη έλεγχο των προσβάσεων μέσω ανισόπεδων κόμβων/διαβάσεων σε όλες τις διασταυρώσεις με άλλες οδούς και με παράπλευρες ο- δούς για την εξυπηρέτηση της τοπικής κυκλοφορίας. Οι ελεύθερες λεωφόροι προορίζονται για την εξυπηρέτηση μετακινήσεων μεγάλου μήκους με υψηλή ταχύτητα. Παράδειγμα ελεύθερης λεωφόρου είναι ο αστικός αυτοκινητόδρομος των Αθηνών, η Αττική Οδός. «Κύρια αρτηρία». Είναι μια αρτηρία με μερικό έλεγχο των προσβάσεων μέσω ανισόπεδων και σηματοδοτούμενων κόμβων και με περιορισμό της απευθείας πρόσβασης από την τοπική κυκλοφορία και τις οδούς δευτερεύουσας σημασίας, ώστε να εξασφαλίζεται η δυνατότητα εξυπηρέτησης διαμπερών μετακινήσεων με σχετικά υψηλή ταχύτητα. αστικά οδικά δίκτυα» 96

5 «Δευτερεύουσα αρτηρία». Οι αρτηρίες αυτές εξυπηρετούν μετακινήσεις μικρότερου μήκους και με μικρότερη ταχύτητα σε σύγκριση με μία κύρια αρτηρία. Οι δευτερεύουσες αρτηρίες συμπληρώνουν τις κύριες αρτηρίες σε ένα αστικό οδικό δίκτυο. «Συλλεκτήρια οδός». Σκοπός είναι η κατανομή των μετακινήσεων από τις αρτηρίες στο δίκτυο των τοπικών ο- δών και, αντίστροφα, η διοχέτευση της κυκλοφορίας από το τοπικό δίκτυο στις αρτηρίες. Οι συλλεκτήριες οδοί μπορούν να κατηγοριοποιηθούν περαιτέρω σε κύριες και δευτερεύουσες. «Τοπική οδός». Χρησιμοποιείται για την άμεση πρόσβαση από/προς το υπόλοιπο οδικό δίκτυο προς/από τις παρόδιες χρήσεις γης. Στις τοπικές οδούς δεν επιδιώκονται υψηλές ταχύτητες και διαμπερείς συνδέσεις. Ένα κύριο γνώρισμα της λειτουργικής ιεράρχησης από την κατηγορία της ελεύθερης λεωφόρου προς την κατηγορία της τοπικής ο- δού είναι η μείωση της δυνατότητας ανεμπόδιστης και συνεχούς κίνησης σε αντιδιαστολή με την ενίσχυση της δυνατότητας πρόσβασης στις παρόδιες χρήσεις γης. Η σχέση αυτή σε συνδυασμό με τη σχηματική διάταξη ενός λειτουργικά ιεραρχημένου αστικού οδικού δικτύου περιγράφεται στο Σχήμα 4.2. Σχήμα 4.2 Σχηματική διάταξη του λειτουργικά ιεραρχημένου οδικού δικτύου και σχέση κίνησης-πρόσβασης. 97 «αστικά οδικά δίκτυα

6 4.3 ΜΕΓΕΘΗ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΚΗΣ ΡΟΗΣ Τα βασικά κυκλοφοριακά μεγέθη, δηλαδή τα μεγέθη που περιγράφουν την κυκλοφοριακή ροή, είναι: α) ο κυκλοφοριακός φόρτος, β) η ταχύτητα και γ) η πυκνότητα. Αν εξετάζεται η κίνηση του κάθε οχήματος ξεχωριστά, δηλαδή η ανάλυση γίνεται σε μικροσκοπικό επίπεδο, χρησιμοποιούνται αντίστοιχα τα κυκλοφοριακά μεγέθη: α) χρονικός διαχωρισμός, β) ταχύτητα σημείου και γ) χωρικός διαχωρισμός ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΚΟΣ ΦΟΡΤΟΣ Ο «κυκλοφοριακός φόρτος» εκφράζει τον συνολικό αριθμό των ο- χημάτων που διέρχονται από ένα σημείο ή διατομή της οδού στη μονάδα του χρόνου. Ως μονάδα χρόνου χρησιμοποιείται συνήθως (και ανάλογα με τους σκοπούς της ανάλυσης) το έτος, η ημέρα ή η ώρα. Στην ανάλυση της κυκλοφοριακής ροής χρησιμοποιείται ο «ρυθμός ροής», ο οποίος εκφράζει τον συνολικό αριθμό των οχημάτων που διέρχονται από ένα σημείο ή διατομή οδού σε μία περίοδο μικρότερη της ώρας (συνήθως το 15λεπτο) ανηγμένος στην ώρα (Transportation Research Board-HCM, 2010). Επιπρόσθετα, ι- διαίτερη σημασία για τον σχεδιασμό και τη μελέτη των οδικών τμημάτων έχει η «Ετήσια Μέση Ημερήσια Κυκλοφορία-ΕΜΗΚ» που ι- σούται με τον ετήσιο φόρτο διαιρεμένο με τον συνολικό αριθμό των ημερών του έτους. Ο φόρτος μπορεί να μεταβάλλεται χρονικά (χρονική διακύμανση), χωρικά (χωρική διακύμανση) και ως προς τη σύνθεσή του (σύνθεση κυκλοφορίας). Στο σημείο αυτό πρέπει να σημειωθεί ότι μία οποιαδήποτε μεταβολή του κυκλοφοριακού φόρτου μπορεί να επιφέρει μεταβολές στα υπόλοιπα κυκλοφοριακά μεγέθη, όπως η ταχύτητα και η πυκνότητα. Εκτενέστερος σχολιασμός σχετικά με τη συσχέτιση των κυκλοφοριακών μεγεθών γίνεται στην Υποενότητα Χρονική διακύμανση Η «χρονική διακύμανση» αναφέρεται στη διακύμανση του φόρτου ανά μονάδα χρόνου σε μία χρονική περίοδο αναφοράς, δηλαδή ανά μήνα του έτους (μηνιαία ή εποχιακή διακύμανση), ανά ημέρα της ε- βδομάδας (ημερήσια διακύμανση), ανά ώρα της ημέρας (ωριαία διακύμανση) και ανά συγκεκριμένο χρονικό διάστημα κάποιων λεπτών της ώρας. Η μηνιαία ή εποχιακή διακύμανση αντανακλά στοιχεία σχετικά με τα κοινωνικο-οικονομικά χαρακτηριστικά μίας περιοχής και τους σκοπούς μετακίνησης που εξυπηρετεί η οδός. Στο Σχήμα 4.3 δίνεται το ποσοστό της μέσης ημερήσιας κυκλοφορίας για κάθε μήνα του έτους για ένα οδικό τμήμα σε μία αστική και μία υπεραστική οδό στο Όρεγκον των ΗΠΑ. Στην αστική οδό παρατηρούνται μικρές διακυμάνσεις και σχετικά σταθερός φόρτος σε όλη τη διάρκεια του έτους, ενώ στην υπεραστική οδό παρατηρείται έ- ντονη αύξηση κατά τους θερινούς μήνες, δίνοντας μία ένδειξη ότι η συγκεκριμένη οδός εξυπηρετεί σημαντικό αριθμό μετακινήσεων με σκοπό την αναψυχή. Αντίστοιχα, η ημερήσια διακύμανση του φόρτου εξαρτάται από το είδος και τους σκοπούς μετακίνησης που εξυπηρετεί η υπό εξέταση οδός. Για παράδειγμα, οι οδοί που εξυπηρετούν μετακινήσεις με σκοπό την εργασία παρουσιάζουν υψηλό φόρτο κατά τις καθημερινές, ο οποίος μειώνεται κατά τη διάρκεια του Σαββατοκύριακου. Στο Σχήμα 4.4 παρουσιάζεται η διακύμανση του ημερήσιου φόρτου ως ποσοστό της ΕΜΗΚ για κάθε ημέρα της εβδομάδας σε σηματοδοτούμενη κύρια αρτηρία και σε αστικό αυτοκινητόδρομο στην Αθήνα. Ο φόρτος των αστικών οδών εμφανίζει συνήθως έντονη ω- αστικά οδικά δίκτυα» 98

7 ριαία διακύμανση κατά τη διάρκεια της ημέρας. Σε μία τυπική α- στική αρτηρία που εξυπηρετεί μετακινήσεις προς εργασία και ε- μπόριο είναι αναμενόμενο να παρατηρηθούν περίοδοι κατά τη διάρκεια μίας τυπικής καθημερινής όπου ο φόρτος παίρνει υψηλές τιμές σε σύγκριση με την υπόλοιπη ημέρα. Αυτές οι περίοδοι αντιστοιχούν στις πρωινές και απογευματινές ώρες έναρξης και λήξης της εργασίας ή της λειτουργίας των καταστημάτων. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα δίνεται στο Σχήμα 4.5, όπου παρουσιάζεται η ωριαία διακύμανση του φόρτου (εκφρασμένη ως ποσοστό του συνολικού ημερήσιου φόρτου) κατά την τυπική καθημερινή σε μία κύρια αρτηρία της Θεσσαλονίκης. Σχήμα 4.4 Παράδειγμα ημερήσιας διακύμανσης του φόρτου σε κύρια αρτηρία και σε αστικό αυτοκινητόδρομο (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009) Σχήμα 4.3 Παράδειγμα μηνιαίας διακύμανσης του φόρτου σε αστική και υπεραστική οδό (Transportation Research Board-HCM, 2010). Σχήμα 4.5 Παράδειγμα ωριαίας διακύμανσης σε κύρια αρτηρία (προσαρμογή από το ερευνητικό πρόγραμμα: «Ανάπτυξη συστήματος κυκλοφοριακών, περιβαλλοντικών και ενεργειακών δεδομένων από το οδικό δίκτυο του πολεοδομικού συγκροτήματος Θεσσαλονίκης» ΕΣΠΑ ). 99 «αστικά οδικά δίκτυα

8 Οι προαναφερθείσες περίοδοι ονομάζονται περίοδοι αιχμής ενώ η ώρα της ημέρας κατά την οποία ο κυκλοφοριακός φόρτος παίρνει την υψηλότερη τιμή ονομάζεται ώρα αιχμής. Η ανάλυση της κυκλοφοριακής ροής βασίζεται στην κρίσιμη τιμή φόρτου που αντιστοιχεί στην ώρα αιχμής, δηλαδή στον φόρτο αιχμής. Στην ανάλυση της χρονικής διακύμανσης βασικά μεγέθη είναι ο «Συντελεστής Ωριαίου Φόρτου Σχεδιασμού Κ» (Planning Analysis Hour Factor) και ο «Συντελεστής Ώρας Αιχμής-ΣΩΑ» (Peak Hour Factor). Ο «συντελεστής ωριαίου φόρτου σχεδιασμού Κ» εκφράζει την αναλογία του φόρτου ώρας αιχμής προς την ημερήσια κυκλοφορία και προκύπτει από τον λόγο του φόρτου ώρας αιχμής προς την ΕΜΗΚ. Χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του ωριαίου φόρτου αιχμής από την ΕΜΗΚ και αντίστροφα. O τιμές του συντελεστής Κ κυμαίνονται μεταξύ των 0,08 και 0,09 για τις αστικές οδούς, όπου ο φόρτος διατηρείται σχετικά υψηλός σε όλη τη διάρκεια της ημέρας, ενώ για τις υπεραστικές οδούς ο συντελεστής είναι μεγαλύτερος του 0,10 καθώς ο φόρτος κατά τις περιόδους αιχμής είναι πολύ υψηλότερος από τον φόρτο στις υπόλοιπες ώρες της ημέρας. Σε γενικές γραμμές σχετικές μετρήσεις καταδεικνύουν ότι οι τιμές του συντελεστή Κ είναι υψηλότερες για οδούς που εξυπηρετούν μετακινήσεις με σκοπό την αναψυχή, ενώ ακολουθούν με φθίνουσα σειρά οι τιμές του για υπεραστικές, προαστιακές και αστικές οδούς (Transportation Research Board-HCM, 2010). Ο «συντελεστής ώρας αιχμής» εκφράζει την ομοιομορφία της ζήτησης μέσα στη ώρα και πιο συγκεκριμένα τη διακύμανση του φόρτου σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα μέσα στην ώρα, συνήθως 15λεπτο ή 5λεπτο. Η τιμή του ΣΩΑ δίνεται από τον λόγο του ωριαίου φόρτου προς τον ρυθμό ροής που αντιστοιχεί στο χρονικό διάστημα εντός της ώρας όπου παρατηρήθηκε ο μεγαλύτερος α- ριθμός οχημάτων. Σύμφωνα με αυτό τον ορισμό, αν το χρονικό διάστημα που έγιναν οι μετρήσεις του φόρτου είναι το 15λεπτο, ο συντελεστής δίνεται από τη σχέση: ΣΩΑ= (ωριαίος φόρτος)/(4 μέγιστος φόρτος 15λεπτου) ενώ, αν το χρονικό διάστημα αναφοράς είναι το 5λεπτο, ο συντελεστής δίνεται από τη σχέση: ΣΩΑ= (ωριαίος φόρτος)/(12 μέγιστος φόρτος 5λεπτου). Στην πράξη ο ΣΩΑ κυμαίνεται από 0,85 έως 0,95 ενώ η τιμή 1,00 αντιστοιχεί σε απόλυτα ο- μοιόμορφη ροή στη διάρκεια της ώρας. Χωρική διακύμανση Κατά τη διάρκεια μίας χρονικής περιόδου σε μία οδό δύο κατευθύνσεων κυκλοφορίας, η κατανομή ανά κατεύθυνση του κυκλοφοριακού φόρτου μπορεί να διαφοροποιείται ανάλογα με τον ρόλο και τους σκοπούς μετακίνησης που εξυπηρετούνται από την οδό. Για παράδειγμα, κατά μήκος μίας αστικής οδικής αρτηρίας δύο κατευθύνσεων που συνδέει μία περιοχή κατοικίας με το κέντρο της πόλης, όπου συγκεντρώνονται οι οικονομικές και κοινωνικές δραστηριότητες (εργασία, εμπόριο και υπηρεσίες) αναμένεται σημαντικά υψηλότερος κυκλοφοριακός φόρτος προς την κατεύθυνση που ε- ξυπηρετεί τις μετακινήσεις με προέλευση την κατοικία και προορισμό την κεντρική περιοχή κατά την πρωινή περίοδο αιχμής, ενώ η αντίθετη κατεύθυνση αναμένεται να συγκεντρώνει τον υψηλότερο φόρτο κατά την απογευματινή περίοδο αιχμής. Ο σχεδιασμός μίας οδού δύο κατευθύνσεων πρέπει να εξασφαλίζει τη δυνατότητα εξυπηρέτησης του φόρτου κατά την περίοδο αιχμής της κάθε κατεύθυνσης κυκλοφορίας. Ο λόγος του φόρτου της κατεύθυνσης κυκλοφορίας με τον υψηλότερο φόρτο κατά την περίοδο αιχμής (κατεύθυνση αιχμής) προς τον συνολικό φόρτο και στις δύο κατευθύνσεις κατά την ίδια περίοδο ονομάζεται «συντελεστής D» (D-factor). Η τιμή του συντελεστή εξαρτάται από την αστικά οδικά δίκτυα» 100

9 κατηγορία της οδού και τα χαρακτηριστικά των μετακινήσεων που εξυπηρετούνται. Η τιμή 0,50 αντιστοιχεί σε ομοιόμορφη κατανομή της κυκλοφορίας ανά κατεύθυνση ενώ η τιμή 1,00 σημαίνει ότι το σύνολο του φόρτου της οδού διέρχεται μόνο από την κατεύθυνση αιχμής. Ο υπολογισμός του ωριαίου φόρτου σχεδιασμού κατά κατεύθυνση, μεγέθους χρήσιμου για τη μελέτη μιας οδού, δίνεται από την Εξίσωση 4.1: Όπου, ΩΦΣ= Ωριαίος φόρτος σχεδιασμού (κατά κατεύθυνση) (αριθμός οχημάτων/ώρα) ΕΜΗΚ= Ετήσια μέση ημερήσια κυκλοφορία (αριθμός οχημάτων/ώρα) K= Συντελεστής ωριαίου φόρτου σχεδιασμού Κ D= Συντελεστής D (D=1, για οδό μίας κατεύθυνσης) Όταν υπάρχουν περισσότερες από μία λωρίδες σε κάθε κατεύθυνση κυκλοφορίας, ο κυκλοφοριακός φόρτος μπορεί να παρουσιάζει διαφορετική κατανομή ανά λωρίδα. Η κατανομή αυτή εξαρτάται από τον φόρτο και την ταχύτητα κυκλοφορίας, τις κυκλοφοριακές ρυθμίσεις, τον αριθμό και τον τύπο προσβάσεων από και προς την οδό και τον φόρτο που αυτές εξυπηρετούν, το είδος των οχημάτων, τις διαδρομές και τις συνήθειες των οδηγών καθώς και το περιβάλλον της οδού, όπως, για παράδειγμα, την ύπαρξη ή όχι παρόδιων χρήσεων που έλκουν παρόδιες στάσεις των οχημάτων. Σύνθεση Η «σύνθεση» κυκλοφορίας είναι η ποσοστιαία κατανομή του κυκλοφοριακού φόρτου ανά κατηγορία οχήματος. Οι κατηγορίες οχημά- των που λαμβάνονται συνήθως υπόψη στο αστικό οδικό δίκτυο είναι οι εξής: α) επιβατικά αυτοκίνητα (ΙΧ και ταξί), β) λεωφορεία, φορτηγά, γ) μεγάλα φορτηγά, δ) μοτοσυκλέτες και ε) ποδήλατα. Τα οχήματα κάθε κατηγορίας απαιτούν διαφορετική επιφάνεια στην οδό λόγω των διαφορετικών διαστάσεων και δυνατοτήτων ελιγμών, ταχύτητας και επιτάχυνσης/επιβράδυνσης (ιδιαίτερα σε ανωφέρειες και κατωφέρειες), διαφοροποιώντας την επίδρασή τους στην κυκλοφοριακή ροή σε συνάρτηση με τα γεωμετρικά και κυκλοφοριακά χαρακτηριστικά των οδών. Για τον λόγο αυτό η ανάλυση της κυκλοφοριακής ροής απαιτεί τη μετατροπή του κυκλοφοριακού φόρτου κάθε κατηγορίας σε συγκρίσιμες μονάδες, τις «Μονάδες Επιβατικού Αυτοκινήτου-ΜΕΑ», μέσω συντελεστών που εκφράζουν τον αριθμό επιβατικών αυτοκινήτων στον οποίο αντιστοιχεί ένα όχημα της κάθε κατηγορίας. Η τιμή του συντελεστή για κάθε κατηγορία οχήματος εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της ο- δού όπου αναφέρεται, αλλά σε κάθε περίπτωση ο συντελεστής για τα δίκυκλα είναι μικρότερος της μονάδας ενώ ο συντελεστής για τα «βαρέα» οχήματα, δηλαδή τα λεωφορεία και τα φορτηγά, είναι μεγαλύτερος της μονάδας ΤΑΧΥΤΗΤΑ Για τα μεμονωμένα οχήματα διακρίνονται οι παρακάτω κατηγορίες ταχυτήτων: «Ταχύτητα σημείου» είναι η ταχύτητα που έχει ένα όχημα όταν περνά από ένα ορισμένο σημείο «Ταχύτητα διαδρομής» (travel speed) είναι η μέση ταχύτητα ενός οχήματος κατά τη διαδρομή του από ένα σημείο προέλευσης σε ένα σημείο προορισμού, συμπεριλαμβανομένων και των καθυστερήσεων λόγω στάσεων. Ο υ- 101 «αστικά οδικά δίκτυα

10 πολογισμός της δίνεται από τον λόγο της διανυθείσας α- πόστασης προς τον συνολικό χρόνο που χρειάστηκε για την ολοκλήρωση της διαδρομής. Η ταχύτητα διαδρομής διαφέρει από την «ταχύτητα πορείας» (running speed), καθώς η τελευταία ισούται με τη μέση ταχύτητα κίνησης ε- νός οχήματος σε μία διαδρομή χωρίς να συμπεριλαμβάνονται οι καθυστερήσεις λόγω στάσεων. Ιδιαίτερη σημασία στην ανάλυση της κυκλοφοριακής ροής έχει η «ταχύτητα λειτουργίας», η οποία αποτελεί τη μέγιστη ταχύτητα διαδρομής με την οποία μπορεί να κινηθεί ένα όχημα σε δεδομένο τμήμα του οδικού δικτύου κάτω από ομαλές καιρικές συνθήκες με τις υπάρχουσες κυκλοφοριακές συνθήκες και χωρίς να ξεπεράσει την «ταχύτητα μελέτης», η οποία είναι η μέγιστη ταχύτητα για την ασφαλή μετακίνηση στο τμήμα και αποτελεί συμβατικό μέγεθος για τον καθορισμό των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της οδού. Ο σταθμισμένος μέσος των ταχυτήτων μελέτης στο σύνολο των τμημάτων ενός οδικού άξονα αποτελεί τη μέση ταχύτητα του άξονα. Η «ταχύτητα ελεύθερης ροής» (free flow speed) είναι η ταχύτητα λειτουργίας όταν ο κυκλοφοριακός φόρτος είναι πολύ χαμηλός (συνθήκες ελεύθερης ροής). Για το σύνολο των οχημάτων που κυκλοφορούν σε ένα τμήμα ή περνούν από ένα σημείο της οδού ορίζονται τα παρακάτω δύο μεγέθη ταχύτητας: «Μέση ταχύτητα χρόνου», η οποία εκφράζεται από τον α- ριθμητικό μέσο των ταχυτήτων σημείων των οχημάτων που περνούν από ένα σημείο ή διατομή του δικτύου κατά τη διάρκεια μίας χρονικής περιόδου. «Μέση ταχύτητα χώρου», η οποία είναι ο αριθμητικός μέσος των ταχυτήτων σημείου των οχημάτων που κινούνται σε ένα τμήμα της οδού με δεδομένο μήκος σε μία δεδομένη χρονική στιγμή ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ Η «πυκνότητα» της κυκλοφοριακής ροής ορίζεται ως ο αριθμός των οχημάτων που κινούνται στη μονάδα μήκους της οδού σε μία δεδομένη χρονική στιγμή. Εκφράζεται συνήθως σε οχήματα/χλμ. και υπολογίζεται είτε και κατά τις δύο κατευθύνσεις είτε ανά κατεύθυνση της κυκλοφορίας. Πρέπει να τονιστεί ότι η πυκνότητα είναι το μέγεθος που περιγράφει τη συγκέντρωση οχημάτων κατά μήκος της οδού, παρέχοντας μία έκφραση της «έντασης» της κυκλοφοριακής ροής στον χώρο ΛΟΙΠΑ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΚΑ ΜΕΓΕΘΗ Σύμφωνα με την προηγούμενη ενότητα, η πυκνότητα είναι ένα μη μεταβαλλόμενο χρονικά μέγεθος που εκφράζει την «ένταση» της κυκλοφοριακής ροής, ενώ η κατάληψη αποτελεί μία ακόμη έκφραση της «έντασης» αλλά με χρονικά μεταβαλλόμενο τρόπο, καθώς δίνεται από το ποσοστό του χρόνου που μία διατομή της οδού καταλαμβάνεται από κάποιο όχημα. Άλλα μεγέθη που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση της κυκλοφοριακής ροής σε μικροσκοπικό επίπεδο είναι ο «χωρικός» και ο «χρονικός» διαχωρισμός. Ο «χωρικός διαχωρισμός» είναι η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών οχημάτων που κινούνται στο ίδιο ρεύμα κυκλοφορίας ως προς το ίδιο σημείο αναφοράς και για τα δύο οχήματα, όπως οι μπροστινοί τροχοί. Αντίστοιχα, ο «χρονικός διαχωρισμός» είναι το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί από τη διέ- αστικά οδικά δίκτυα» 102

11 λευση από σημείο ή διατομή της οδού δύο διαδοχικών οχημάτων μετρημένη ως προς το ίδιο σημείο αναφοράς και για τα δύο οχήματα. Ο χωρικός και χρονικός διαχωρισμός υπολογίζονται ανά λωρίδα της οδού ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΣΧΕΣΗ ΤΗΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΚΗΣ ΡΟΗΣ Η θεμελιώδης σχέση της κυκλοφοριακής ροής είναι η σχέση που συνδέει τα τρία βασικά κυκλοφοριακά μεγέθη, δηλαδή τον φόρτο, τη μέση ταχύτητα και την πυκνότητα: Όπου, Q= Κυκλοφοριακός φόρτος (αριθμός οχημάτων/ώρα) V= Μέση ταχύτητα (χλμ./ώρα) d= Πυκνότητα κυκλοφορίας (αριθμός οχημάτων/χλμ.) Βάσει της υπόθεσης ότι η σχέση που συνδέει τη μέση ταχύτητα με την πυκνότητα είναι γραμμική, μπορούν να αναπτυχθούν τα θεμελιώδη διαγράμματα της κυκλοφοριακής ροής, που παρουσιάζονται στο Σχήμα 4.6. Η μορφή των θεμελιωδών διαγραμμάτων προϋποθέτει ότι όλοι οι οδηγοί έχουν την ίδια συμπεριφορά ανεξάρτητα από τις κυκλοφοριακές συνθήκες. Η σύνθεση αντίστοιχων εμπειρικών διαγραμμάτων, δηλαδή διαγραμμάτων που αναπτύσσονται μετά από στατιστική επεξεργασία κατάλληλου δείγματος μετρήσεων στο πεδίο, μπορεί να οδηγήσει σε διαφοροποιήσεις ως προς τη σχέση μεταξύ των θεμελιωδών μεγεθών. Συνήθως στην πράξη αναπτύσσονται διαφορετικές σχέσεις για την περιοχή μη συμφορημένης Σχήμα 4.6 Θεωρητική μορφή θεμελιωδών διαγραμμάτων κυκλοφοριακής ροής (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009). 103 «αστικά οδικά δίκτυα

12 ροής και για την περιοχή συμφορημένης ροής. Στο Σχήμα 4.7 παρουσιάζονται κάποιες προσπάθειες προσαρμογής μαθηματικών προτύπων για την ανάπτυξη των σχετικών διαγραμμάτων χρησιμοποιώντας μετρήσεις των κυκλοφοριακών μεγεθών στο πεδίο. Η διερεύνηση της συσχέτισης των θεμελιωδών κυκλοφοριακών μεγεθών είναι ιδιαίτερα σημαντική, καθώς οι σχέσεις αυτές εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς στις διάφορες συγκοινωνιακές εφαρμογές. Ιδιαίτερα η σχέση ταχύτητας-φόρτου χρησιμοποιείται στον υπολογισμό της κυκλοφοριακή ικανότητας και της στάθμης εξυπηρέτησης τμήματος οδού ή δικτύου αλλά και στην ε- κτίμηση στοιχείων εξωτερικού κόστους των οδικών μεταφορών (Ricardo-AEA, 2014). Οι περισσότερες μελέτες συσχέτισης των θεμελιωδών κυκλοφοριακών μεγεθών αφορούν σε αυτοκινητόδρομους και, γενικότερα, σε οδούς με μη διακοπτόμενη ροή. Μία από τις πρώτες μελέτες ολοκληρώθηκε από τον Greenshields (1934), ο οποίος συγκέντρωσε στοιχεία ταχύτητας και πυκνότητας για μια λωρίδα κυκλοφορίας σε αυτοκινητοδρόμους των ΗΠΑ και χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων υπολόγισε τη σχέση μεταξύ τους. Επίσης στις ΗΠΑ, οι μελέτες του Greenberg (1958) και του Guerin (1961) οδήγησαν σε παραβολικές καμπύλες συσχέτισης. Έξι δεκαετίες μετά την ανάπτυξη της καμπύλης του Grienshields, οι VanAerde & Rakha (1995) επιχείρησαν την πολυπαραμετρική βαθμονόμησή της. Αναφορικά με τη συσχέτιση του φόρτου και της ταχύτητας κυκλοφορίας, η μελέτη των Edie et al. (1963), κατά τη δεκαετία του 60 οδήγησε σε γραμμικές σχέσεις. Άλλες πιο πρόσφατες μελέτες που μπορούν να αναφερθούν είναι αυτές των Heidemann & Hotop (1990) και Hall (2001). Η πιο ευρέως διαδεδομένη καμπύλη συσχέτισης κυκλοφοριακού φόρτου-ταχύτητας σε αρτηρίες είναι η Σχήμα 4.7 Γενικευμένα διαγράμματα των θεμελιωδών μεγεθών της κυκλοφοριακής ροής για μη γραμμική σχέση ταχύτητας-πυκνότητας (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009). αστικά οδικά δίκτυα» 104

13 «Bureau of Public Roads-BPR» που αναπτύχθηκε στις ΗΠΑ το Στον αντίποδα της BPR καμπύλης, αναπτύχθηκε η καμπύλη Davidson (1966). Το 1978 ο Akcelik πρότεινε μια γραμμική επέκταση της καμπύλης Davidson σε υψηλούς φόρτους, ενώ υπάρχουν αντίστοιχες προσεγγίσεις σε νεότερες εργασίες. Σήμερα, η επικαιροποιημένη BPR καμπύλη χρησιμοποιείται περισσότερο σε αρτηρίες των ΗΠΑ, ενώ η Akcelik καμπύλη αποτελεί τη βάση για τα μοντέλα φόρτου-ταχύτητας στην Αυστραλία (Austroads Research Report, 2011). Πρόσφατα, ο Ogut (2004) ανέπτυξε ένα εναλλακτικό μοντέλο παλινδρόμησης με την ονομασία «Line of Organic Correlation-LOC» για την αναπαράσταση της σχέσης κυκλοφοριακού φόρτου-ταχύτητας σε κατάσταση συμφόρησης έχοντας δεδομένα από την πρωινή ώρα αιχμής ενός διαπολιτειακού αυτοκινητοδρόμου στο SanDiego των ΗΠΑ. Σχετικό αντικείμενο είχε και η μελέτη σε διατομή της Εθνικής οδού Αθηνών-Λαμίας για τη διερεύνηση της σχέσης φόρτου-ταχύτητας ανά λωρίδα αυτοκινητοδρόμου σε συνθήκες πυκνής ροής πριν την κατάρρευση της κυκλοφορίας, οδηγώντας σε διαφορετικά διαγράμματα φόρτου-ταχύτητας ανά λωρίδα (Κονδύλη κ.ά., 2012). Στη διεθνή βιβλιογραφία, ο αριθμός των αντίστοιχων μελετών σε αστικό επίπεδο είναι περιορισμένος. Στη Σιγκαπούρη για παράδειγμα εφαρμόστηκε ένα μοντέλο φόρτου-ταχύτητας στην κεντρική περιοχή, το οποίο συσχετίζει τη ταχύτητα διαδρομής με τον εισερχόμενο/εξερχόμενο κυκλοφοριακό φόρτο και είναι σε θέση να υπολογίσει τον ανώτατο κυκλοφοριακό φόρτο που διατηρεί μια επιθυμητή ελάχιστη ταχύτητα μέσα στην περιοχή (Olszewski et al., 1995). Ακόμη, οι Sharma et al. (2012) χρησιμοποίησαν μοντέλο προσομοίωσης της κυκλοφορίας για την ανάλυση της σχέσης φόρτουταχύτητας σε διακοπτόμενα υπέρ-κορεσμένα αστικά δίκτυα με μελέτη περίπτωσης την πόλη Jaipur στην Ινδία. Οι Πιτσιάβα-Λατινο- πούλου κ.ά. (2014) ανέπτυξαν εμπειρικές καμπύλες φόρτου-ταχύτητας στο λειτουργικά ιεραρχημένο αστικό οδικό δίκτυο της Θεσσαλονίκης με σκοπό την εκτίμηση του κυκλοφοριακού φόρτου και των αντίστοιχων αέριων εκπομπών της οδικής κυκλοφορίας και της κατανάλωσης καυσίμου των οχημάτων χρησιμοποιώντας δυναμικά δεδομένα από το σύστημα Global Positioning System-GPS στόλου οχημάτων. 4.4 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΤΑΘΜΗΣ ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΣΗΣ Οι κοινωνικο-οικονομικές δραστηριότητες, όπως η εργασία, η εκπαίδευση, η αναψυχή κλπ., συνήθως λαμβάνουν χώρα σε διαφορετικές περιοχές μίας πόλης, διαμορφώνοντας το σύστημα χρήσεων γης. Ο χωρικός διαχωρισμός μεταξύ των δραστηριοτήτων δημιουργεί την ανάγκη μετακίνησης προκειμένου να εξασφαλιστεί η πρόσβαση σε αυτές. Η βασική λειτουργία του αστικού δικτύου μεταφορών είναι η ικανοποίηση της παραπάνω ανάγκης, δηλαδή η σύνδεση των περιοχών όπου λαμβάνουν χώρα οι διάφορες δραστηριότητες. Οι περιοχές έλκουν μετακινήσεις ανάλογα με το είδος της δραστηριότητας δημιουργώντας με τον τρόπο αυτό τη ζήτηση για μετακινήσεις. Οι μετακινήσεις αυτές κατανέμονται στα διάφορα μέσα και στις διάφορες διαδρομές και διοχετεύονται στο δίκτυο με τη μορφή της κυκλοφοριακής ροής. Η ροή περιγράφεται από τα κυκλοφοριακά μεγέθη που αναλύθηκαν στην Ενότητα 4.3, δηλαδή τον φόρτο, την ταχύτητα και την πυκνότητα. Καθώς κάθε στοιχείο του δικτύου (τμήμα ή κόμβος) έχει συγκεκριμένα γεωμετρικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά, η δυνατότητά του να εξυπηρετεί την κυκλοφοριακή ροή είναι πεπερασμένη. Όταν η δυνατότητα αυτή ξεπεραστεί τότε παρατηρείται συμφόρηση. Στόχος της 105 «αστικά οδικά δίκτυα

14 παρούσας ενότητας είναι η περιγραφή των βασικών εννοιών και της μεθοδολογίας για την ποιοτική και ποσοτική αξιολόγηση της δυνατότητας των αστικών οδικών τμημάτων να εξυπηρετούν την κυκλοφοριακή ροή ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ Κυκλοφοριακή ικανότητα Η «κυκλοφοριακή ικανότητα» περιγράφει ποσοτικά τη δυνατότητα ενός οδικού στοιχείου να εξυπηρετήσει ένα δεδομένο κυκλοφοριακό φόρτο κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες. Εκφράζεται από το μέγιστο ωριαίο ρυθμό ροής οχημάτων ή προσώπων που μπορεί να εξυπηρετηθεί από ένα δεδομένο σημείο ή ένα ομοιόμορφο τμήμα λωρίδας κυκλοφορίας ή οδού κατά τη μία κατεύθυνση ή και κατά τις δύο κατευθύνσεις κατά τη διάρκεια δεδομένης χρονικής περιόδου με τις επικρατούσες οδικές και κυκλοφοριακές συνθήκες καθώς και συνθήκες ελέγχου. Συγκεκριμένα, οι οδικές συνθήκες αναφέρονται στα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του τμήματος, δηλαδή: αριθμός και πλάτος λωρίδων, κατηγορία και περιβάλλον της οδού, πλάτη ερεισμάτων και απόσταση κατά πλάτος εμποδίων, ταχύτητα μελέτης, οριζόντια και κατακόρυφη χάραξη, ύπαρξη αποκλειστικών λωρίδων για στρέφουσες κινήσεις στις διασταυρώσεις. Οι οδικές συνθήκες δεν μεταβάλλονται με τον χρόνο εκτός εάν πραγματοποιηθούν νέες κατασκευές ή βελτιώσεις (όπως η προσθήκη ή η κατάργηση μίας λωρίδας κυκλοφορίας). Οι κυκλοφοριακές συνθήκες εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά της κυκλοφοριακής ροής και, συγκεκριμένα, από τα εξής: σύνθεση κυκλοφορίας και αναλογία βαρέων οχημάτων, κατανομή κυκλοφορίας κατά κατεύθυνση και λωρίδα. Οι κυκλοφοριακές συνθήκες μεταβάλλονται χρονικά (μεταξύ διαφορετικών ωρών της ημέρας ή ημερών της εβδομάδας κλπ.). Οι συνθήκες ελέγχου αναφέρονται στις ρυθμίσεις ελέγχου της κυκλοφορίας μέσω σηματοδότησης, σήμανσης και κανόνων ο- δικής κυκλοφορίας. Ο ορισμός κάποιας ή κάποιων από τις λωρίδες κυκλοφορίας ως λωρίδες αποκλειστικής κίνησης (λεωφορείων, ο- χημάτων υψηλής πλήρωσης κλπ.) εντάσσεται στις συνθήκες ελέγχου. Οι συνθήκες ελέγχου μπορεί να παραμένουν σταθερές χρονικά ή να μεταβάλλονται, όπως για παράδειγμα η περίπτωση της αλλαγής του προγράμματος σηματοδότησης ή του ορίου ταχύτητα κατά την περίοδο αιχμής και εκτός αιχμής ή τη λειτουργία λωρίδας αποκλειστικής χρήσης μόνο για συγκεκριμένες ώρες της ημέρας. Στο σημείο αυτό πρέπει να αναφερθεί ότι η εφαρμογή νέων τεχνολογιών στις αστικές μεταφορές, όπως τα έξυπνα συστήματα πληροφόρησης και διαχείρισης που εξετάζονται στο Κεφάλαιο 9, επιδρά επίσης στην κυκλοφοριακή ικανότητα, ανάλογα με τους στόχους διαχείρισης της κινητικότητας που επιδιώκονται από την εφαρμογή τους. Είναι δυνατό να οριστούν κάποιες βασικές συνθήκες (οδικές, κυκλοφοριακές και ελέγχου) για τις οποίες μπορούμε να υπολογίσουμε την κυκλοφοριακή ικανότητα. Ένα παράδειγμα των βασικών συνθηκών για οδούς διακοπτόμενης και μη διακοπτόμενης ροής δίνεται στον Πίνακα 4.1. Στη συνέχεια για τον υπολογισμό της κυκλοφοριακής ικανότητας για τις πραγματικές συνθήκες που ι- αστικά οδικά δίκτυα» 106

15 σχύουν στο εκάστοτε οδικό στοιχείο γίνεται προσαρμογή της κυκλοφοριακής ικανότητας για τις βασικές συνθήκες μέσω της χρήσης κατάλληλων συντελεστών προσαρμογής, οι οποίοι μεταβάλλονται ανάλογα με την κατηγορία και τα λειτουργικά και γεωμετρικά χαρακτηριστικά του οδικού στοιχείου. Πίνακας 4.1 Βασικές συνθήκες για διακοπτόμενη και μη διακοπτόμενη ροή. στις ΗΠΑ και έχουν καθιερωθεί διεθνώς στη μελέτη των οδικών στοιχείων, διακρίνονται έξι (6) στάθμες εξυπηρέτησης που χρησιμοποιούν το σύστημα βαθμολόγησης του εκπαιδευτικού συστήματος της χώρας και κυμαίνονται από τα λατινικά γράμματα A έως και F (State of Florida, Department of Transportation-QLOS, 2013). Με τον τρόπο αυτό καλύπτονται όλες οι πιθανές συνθήκες λειτουργίας του οδικού στοιχείου από την ελεύθερη ροή (στάθμη εξυπηρέτησης Α) έως τον κορεσμό (στάθμη εξυπηρέτησης F). Στην πράξη οι στάθμες εξυπηρέτησης καθορίζονται από οριακές τιμές δεικτών, όπως η ταχύτητα, ο χρόνος μετακίνησης, η πυκνότητα και οι καθυστερήσεις, που καλούνται δείκτες εξυπηρέτησης. Επιπρόσθετα, για κάθε στάθμη εξυπηρέτησης μπορεί να οριστεί ο μέγιστος ωριαίος ρυθμός ροής οχημάτων που μπορούν να εξυπηρετηθούν από ένα οδικό στοιχείο κατά τη δεδομένη χρονική περίοδο, δηλαδή ο ρυθμός ροής εξυπηρέτησης. Στην ενότητα που ακολουθεί περιγράφεται αναλυτικά η μεθοδολογία υπολογισμού της στάθμης εξυπηρέτηση στα αστικά οδικά δίκτυα. 4.5 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΓΕΝΙΚΑ Στάθμη εξυπηρέτησης Η «στάθμη εξυπηρέτησης» είναι ένα ποιοτικό μέγεθος που περιγράφει τις συνθήκες κυκλοφορίας σε ένα οδικό στοιχείο, όπως τις αντιλαμβάνονται οι μετακινούμενοι (οδηγοί, επιβάτες ή πεζοί κατά περίπτωση). Σύμφωνα με τις προδιαγραφές που αναπτύχθηκαν Η μεθοδολογική προσέγγιση υπολογισμού στάθμης εξυπηρέτησης στοιχείων του αστικού οδικού δικτύου που περιγράφεται στη συνέχεια περιλαμβάνει μια διαδικασία δύο αλληλεπιδρώντων σταδίων: α) τον υπολογισμό της στάθμης εξυπηρέτησης οδικής υποδομής και β) τον υπολογισμό της στάθμης εξυπηρέτησης οδικού τμήματος. Συγκεκριμένα στο πρώτο στάδιο δίνεται η μεθοδολογία υ- πολογισμού της στάθμης εξυπηρέτησης κατά μήκος μιας οδικής υ- 107 «αστικά οδικά δίκτυα

16 ποδομής (ενός οδικού άξονα) ως αποτέλεσμα του σταθμισμένου α- θροίσματος της στάθμης εξυπηρέτησης των επί μέρους οδικών τμημάτων από τα οποία αποτελείται. Τα δεδομένα για τις στάθμες εξυπηρέτησης των επί μέρους οδικών τμημάτων προκύπτουν από υπολογισμό που γίνεται στο δεύτερο στάδιο. Πρέπει να σημειωθεί εδώ ότι στον υπολογισμό της στάθμης εξυπηρέτησης του οδικού τμήματος υπεισέρχεται και η ανάγκη υπολογισμού των καθυστερήσεων που προκύπτουν λόγω των στάσεων στις σηματοδοτούμενες διασταυρώσεις που ορίζουν τα άκρα των οδικών τμημάτων. Για τον υπολογισμό των καθυστερήσεων στις διασταυρώσεις χρησιμοποιούνται κάποιες βασικές έννοιες για τη σηματοδότηση που δεν θεωρείται σκόπιμο να αναπτυχθούν αναλυτικά στο πλαίσιο αυτού του βιβλίου καθώς υπάρχουν σε προηγούμενα βιβλία (Φραντζεσκάκης κ.ά. 2009; Φραντζεσκάκης & Γιαννόπουλος, 1986). ρούνται τα στοιχεία τμήματα ή διασταυρώσεις όταν η ροή σε αυτά ακολουθεί τυχαίες αφίξεις κατά τη διάρκεια της περιόδου σηματοδότησης. Αυτό συμβαίνει όταν α) η πλησιέστερη ανάντη σηματοδοτούμενη διασταύρωση βρίσκεται σε ικανή απόσταση από το ε- ξεταζόμενο στοιχείο ή β) το εξεταζόμενο στοιχείο δεν είναι συντονισμένο με τον ανάντη σηματοδότη. Τα κριτήρια για να θεωρηθεί ένα στοιχείο ως μεμονωμένο με βάση την απόσταση από ανάντη σηματοδοτούμενη διασταύρωση και το όριο ταχύτητας δίνονται στο Σχήμα 4.8. Συγκεκριμένα όπως φαίνεται στο Σχήμα η μέγιστη απόσταση μεταξύ διαδοχικών κόμβων για να υπάρχει επίδραση είναι περίπου 1 χλμ α Στάθμη εξυπηρέτησης αστικής οδικής υποδομής (οδικού άξονα) Σύμφωνα με τη σχετική βιβλιογραφία (Transportation Research Board-HCM, 2010), ως υποδομή αστικής οδού χαρακτηρίζεται το τμήμα ενός οδικού άξονα που εμπεριέχει κόμβους με σηματοδότηση ή σήμανση με μέση απόσταση μεταξύ τους μικρότερη των 3,2 χλμ. Η μεθοδολογία που περιγράφεται στη συνέχεια αφορά τον υπολογισμό της στάθμης εξυπηρέτησης ολόκληρου του οδικού ά- ξονα που αποτελείται από επί μέρους οδικά τμήματα και διασταυρώσεις που λειτουργούν ως ένα ενιαίο σύνολο. Στις περιπτώσεις όμως που τα οδικά τμήματα ή οι διασταυρώσεις λειτουργούν μεμονωμένα ενδείκνυται ο υπολογισμός της στάθμης εξυπηρέτησης να γίνει χωριστά για τα στοιχεία αυτά. «Μεμονωμένα» (isolated) θεω- Σχήμα 4.8 Κριτήρια θεώρησης ενός στοιχείου ως μεμονωμένου βάσει της απόστασης από ανάντη σηματοδοτούμενη διασταύρωση και του ορίου ταχύτητας (Transportation Research Board-HCM, 2010). αστικά οδικά δίκτυα» 108

17 Στάθμες εξυπηρέτησης Βασική παράμετρος για τον καθορισμό της στάθμης εξυπηρέτησης κατά μήκος ενός οδικού άξονα αποτελεί η μέση «ταχύτητα μετακίνησης» ή «ταχύτητα διαδρομής» (travel speed) κατά μήκος του οδικού άξονα. Η ταχύτητα αυτή αντανακλά τους παράγοντες που την επηρεάζουν: α) το περιβάλλον της οδού που περιλαμβάνει τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και το είδος των παρόδιων χρήσεων γης, β) την αλληλεπίδραση μεταξύ των οχημάτων που ορίζεται από την πυκνότητα της κυκλοφορίας, τη σύνθεση της κυκλοφορίας και τις στρέφουσες κινήσεις και γ) τον έλεγχο της κυκλοφορίας μέσω σηματοδότησης ή σήμανσης που αναγκάζει τα οχήματα να σταματήσουν ή να επιβραδύνουν. Η μέση ταχύτητα μετακίνησης αποτελεί έναν «δείκτη συμπεριφοράς» (performance measure) και εκφράζει/δείχνει τον βαθμό κινητικότητας κατά μήκος της εξεταζόμενης κατεύθυνσης του οδικού άξονα. Στη συνέχεια στον Πίνακα 4.2 δίνονται οι έξι στάθμες εξυπηρέτησης σε συνάρτηση με τη μέση ταχύτητα μετακίνησης εκφρασμένης ως ποσοστό της βασικής ταχύτητας ελεύθερης ροής. Επίσης αξίζει να σημειωθεί ότι σημαντικό ρόλο στον καθορισμό της στάθμης εξυπηρέτησης ενός αστικού οδικού άξονα εκτός από τη μέση ταχύτητα μετακίνησης παίζει και ο λόγος του κυκλοφοριακού φόρτου προς την κυκλοφοριακή ικανότητα v/c (Πίνακας 4.2). Η μεθοδολογική προσέγγιση για τον υπολογισμό της στάθμης εξυπηρέτησης κατά μήκος του οδικού άξονα περιλαμβάνει τρία βήματα και δίνεται στο Σχήμα 4.9. Βήμα 1. Υπολογισμός βασικής ταχύτητας ελεύθερης ροής Η βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής, S fo,f, αποτελεί τη βάση για τον καθορισμό της στάθμης εξυπηρέτησης. Υπολογίζεται για κάθε ο- δικό τμήμα χωριστά σύμφωνα με τη μεθοδολογία που αναπτύσ- Πίνακας 4.2 Στάθμες εξυπηρέτησης συναρτήσει της έκφρασης της μέσης ταχύτητας μετακίνησης ως ποσοστό της βασικής ταχύτητας ελεύθερης ροής και του λόγου v/c (Transportation Research Board-HCM, 2010). Σχήμα 4.9 Μεθοδολογία υπολογισμού στάθμης εξυπηρέτησης κατά μήκος οδικού άξονα. 109 «αστικά οδικά δίκτυα

18 σεται στο δεύτερο στάδιο και στη συνέχεια για τον οδικό άξονα και δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση: Όπου, S f0,f= Βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής στον οδικό άξονα (χλμ./ώρα) L i= Μήκος του οδικού τμήματος (i) (μέτρα) m= Αριθμός οδικών τμημάτων που απαρτίζουν την υποδομή S f0,i= Βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής στο οδικό τμήμα (i) (χλμ./ώρα) η ο- ποία υπολογίζεται από την Εξίσωση 4.5 Βήμα 2. Υπολογισμός μέσης ταχύτητας μετακίνησης (ταχύτητα διαδρομής) Η μέση ταχύτητα μετακίνησης ή ταχύτητα διαδρομής (travel speed) κατά μήκος του οδικού άξονα S T,F, προκύπτει από τον σταθμισμένο μέσο όρο των ταχυτήτων διαδρομής κατά μήκος των επί μέρους οδικών τμημάτων και δίνεται από την Εξίσωση 4.4: Όπου, S T,i= Ταχύτητα διαδρομής στο τμήμα (i) (χλμ./ώρα) η οποία υπολογίζεται για κάθε οδικό τμήμα χωριστά σύμφωνα με την αναλυτική μέθοδο καθορισμού της στάθμης εξυπηρέτησης οδικού τμήματος από την Εξίσωση Επίσης υπολογίζεται από τον λόγο του μήκους του άξονα προς τον χρόνο διαδρομής κατά μήκος του άξονα. Βήμα 3. Καθορισμός στάθμης εξυπηρέτησης οδικού άξονα Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως η στάθμη εξυπηρέτησης του ά- ξονα καθορίζεται από τη μέση ταχύτητα μετακίνησης η οποία εκφράζεται ως ποσοστό της βασικής ταχύτητας ελεύθερης ροής από τον Πίνακα 4.2. Η βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής υπολογίζεται από το Βήμα 1, ενώ η μέση ταχύτητα μετακίνησης από το Βήμα 2. Κατά τη θεώρηση της στάθμης εξυπηρέτησης του άξονα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή διότι υπάρχει περίπτωση όπου, ενώ η συνολική στάθμη εξυπηρέτησης να είναι ικανοποιητική, κάποια τμήματα του άξονα να μην λειτουργούν σε ικανοποιητικές συνθήκες. Έτσι, η ανάλυση της στάθμης εξυπηρέτησης του άξονα πρέπει να συνοδεύεται από την ανάλυση της στάθμης εξυπηρέτησης των τμημάτων που λειτουργούν με τη μικρότερη αποτελεσματικότητα β Στάθμη εξυπηρέτησης οδικών τμημάτων Για τον υπολογισμό της στάθμης εξυπηρέτησης των επί μέρους ο- δικών τμημάτων ενός άξονα η μεθοδολογία που ακολουθείται περιλαμβάνει τα βήματα που παρουσιάζονται στο Σχήμα Για την εφαρμογή της συγκεκριμένης μεθοδολογίας βασική προϋπόθεση είναι η ισχύς των παρακάτω συνθηκών: Οι κυκλοφοριακοί φόρτοι των επί μέρους οδικών τμημάτων να εκφράζουν τις πραγματικές συνθήκες κυκλοφοριακής ζήτησης στα τμήματα αυτά, δηλαδή θα πρέπει να υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ των εισερχόμενων και ε- ξερχόμενων φόρτων προς/από το εξεταζόμενο οδικό τμήμα. Να μη δημιουργείται το φαινόμενο «spillback» δηλαδή δεν πρέπει η ουρά αναμονής που δημιουργείται λόγω της σηματοδότησης στην κατάντη διασταύρωση του εξεταζόμενου οδικού τμήματος να επεκτείνεται μέχρι και την ανά αστικά οδικά δίκτυα» 110

19 ντη διασταύρωση, δηλαδή να καλύπτει όλο το εξεταζόμενο οδικό τμήμα, γεγονός που συμβαίνει όταν η κυκλοφοριακή ικανότητα της κατάντη διασταύρωσης είναι μικρότερη από τους εισερχόμενους φόρτους στο οδικό τμήμα και δεν μπορεί να τους διοχετεύσει. Σχήμα 4.10 Μεθοδολογία υπολογισμού στάθμης εξυπηρέτησης οδικού τμήματος. Βήμα 1. Υπολογισμός του χρόνου κίνησης (πορείας) κατά μήκος του οδικού τμήματος Ο υπολογισμός του «χρόνου κίνησης» (running time), ο οποίος αναφέρεται στον χρόνο διάσχισης του οδικού τμήματος που περικλείεται μεταξύ διαδοχικών σηματοδοτούμενων διασταυρώσεων χωρίς να συνυπολογίζονται οι καθυστερήσεις στις διασταυρώσεις περιλαμβάνει τους παρακάτω επιμέρους υπολογισμούς: τον υπολογισμό των καθυστερήσεων λόγω στρεφουσών κινήσεων σε προσβάσεις στο εξεταζόμενο τμήμα, τον υπολογισμό του χρόνου κίνησης κατά μήκος του τμήματος. Καθορισμός της ταχύτητας ελεύθερης ροής Η «ταχύτητα ελεύθερης ροής» εκφράζει τη μέση ταχύτητα κυκλοφορίας κατά μήκος οδικού τμήματος για χαμηλούς κυκλοφοριακούς φόρτους και χωρίς καθυστερήσεις από τις συσκευές ελέγχου της κυκλοφορίας και την ύπαρξη άλλων οχημάτων. Ο καθορισμός της βασίζεται στον υπολογισμό της βασικής ταχύτητας ελεύθερης ροής S f0 και στη συνέχεια στην προσαρμογή της ανάλογα με το μήκος του εξεταζόμενου οδικού τμήματος. Η βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής (χλμ./ώρα) κατά μήκος ενός οδικού τμήματος επηρεάζεται από τα υπάρχοντα όρια ταχύτητας, την πυκνότητα των προσβάσεων στο εξεταζόμενο τμήμα και τη διαμόρφωση της διατομής της οδού και δίνεται από την Εξίσωση 4.5: Όπου, S f0= Βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής (χλμ./ώρα) S 0= Σταθερή ταχύτητα (χλμ./ώρα) f cs= Προσαρμογή λόγω διαμόρφωσης διατομής (χλμ./ώρα) f A= Προσαρμογή λόγω πυκνότητας σημείων πρόσβασης (χλμ./ώρα) Η σταθερή ταχύτητα S 0 είναι συνάρτηση του ορίου ταχύτητας και δίνεται από την Εξίσωση 4.6: τον καθορισμό της ταχύτητας ελεύθερης ροής, 111 «αστικά οδικά δίκτυα

20 Όπου, S pl= Όριο ταχύτητας (χλμ./ώρα) Η προσαρμογή λόγω διαμόρφωσης διατομής, f cs, παίρνει την τιμή 0,0 χλμ./ώρα όταν δεν υπάρχει κράσπεδο στη δεξιά μεριά της οδού κατά την κατεύθυνση κυκλοφορίας και -0,8 χλμ./ώρα όταν υπάρχει κράσπεδο. Η προσαρμογή λόγω πυκνότητας σημείων πρόσβασης, f A, δίνεται από τον Πίνακα 4.3, όπου υπεισέρχεται και η επίδραση του αριθμού των λωρίδων κυκλοφορίας. Η πυκνότητα σημείων πρόσβασης υπολογίζεται από τη διαίρεση του συνολικού αριθμού ισόπεδων κόμβων χωρίς σηματοδότηση και στις δύο πλευρές του ε- ξεταζόμενου τμήματος της οδού με το μήκος του τμήματος σε χλμ. Πίνακας 4.3 Προσαρμογή λόγω πυκνότητας σημείων πρόσβασης (Transportation Research Board-HCM, 2010). μπειρικές μελέτες έχουν δείξει ότι μικρότερα σε μήκος οδικά τμήματα έχουν χαμηλότερη ταχύτητα ελεύθερης ροής όταν όλες οι υ- πόλοιπες παράμετροι παραμένουν σταθερές. Ο συντελεστής προσαρμογής που μετρά αυτή την επίδραση δίνεται από την παρακάτω εξίσωση: Όπου, f L=Συντελεστής προσαρμογής για πυκνότητα σηματοδότησης LS=Απόσταση μεταξύ διαδοχικών σηματοδοτούμενων διασταυρώσεων (μέτρα) Η ταχύτητα ελεύθερης ροής, S f, προκύπτει από το γινόμενο της βασικής ταχύτητας ελεύθερης ροής επί τον συντελεστή προσαρμογής για την πυκνότητα σηματοδότησης: Υπολογισμός καθυστερήσεων λόγω στρεφουσών κινήσεων Στη συνέχεια η βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής προσαρμόζεται ανάλογα με το μήκος του οδικού τμήματος ή την απόσταση των σηματοδοτούμενων διασταυρώσεων που το περικλείουν. Ε- Τα στρέφοντα οχήματα προς και από τις προσβάσεις στο εξεταζόμενο οδικό τμήμα (δεξιόστροφα και αριστερόστροφα) προκαλούν καθυστερήσεις στην κίνηση των οχημάτων. Οι καθυστερήσεις αυτές, d ap,i, δίνονται σε δευτ./όχημα/σημείο πρόσβασης στον Πίνακα 4.4 και είναι συνάρτηση του αριθμού των λωρίδων και του φόρτου στο μέσο του εξεταζόμενου οδικού τμήματος. Η τελική τιμή της καθυστέρησης προκύπτει από το γινόμενο των τιμών του πίνακα με τον αριθμό των προσβάσεων κατά μήκος του τμήματος. Πρέπει να αναφερθεί ότι οι τιμές του Πίνακα 4.4 αναφέρονται σε στρέφουσες κινήσεις (δεξιόστροφες και αριστερόστροφες) που είναι του- αστικά οδικά δίκτυα» 112

21 λάχιστον 10% της κυκλοφορίας. Σε περίπτωση που είναι μικρότερες μειώνονται αναλογικά (δηλαδή για 5% πολλαπλασιάζονται οι τιμές του πίνακα με 0,5). Πίνακας 4.4 Καθυστερήσεις συναρτήσει του αριθμού των λωρίδων και του φόρτου στο μέσο του εξεταζόμενου οδικού τμήματος (Transportation Research Board-HCM, 2010). S f= Ταχύτητα ελεύθερης ροής (χλμ./ώρα) f x= Προσαρμογή ανάλογα με τον τύπο ελέγχου (f x= 1 σε σηματοδοτούμενη ή ελεγχόμενη με STOP διασταύρωση και f x= 0 όταν δεν υπάρχει έλεγχος) d ap,i= Καθυστερήσεις λόγω στρεφουσών κινήσεων στην πρόσβαση i (δευτ./όχημα) N ap= Αριθμός προσβάσεων κατά μήκος του οδικού τμήματος ή αλλιώς ο αριθμός δεξιόστροφων και αριστερόστροφων κινήσεων κατά μήκος της εξεταζόμενης κατεύθυνσης f v= Συντελεστής προσαρμογής λόγω εγγύτητας οχημάτων, δηλαδή αυξημένης πυκνότητας κυκλοφορίας και δίνεται από την Εξίσωση 4.10: Όπου, v m= Ρυθμός ροής στο μέσο του οδικού τμήματος (οχήματα/ώρα) N th= Αριθμός λωρίδων στην κατεύθυνση κυκλοφορίας Υπολογισμός του χρόνου κίνησης κατά μήκος του τμήματος Ο χρόνος κίνησης κατά μήκος του τμήματος εξαρτάται από τον τύπο ελέγχου στην κατάντη διασταύρωση, την ταχύτητα ελεύθερης ροής, την πυκνότητα κυκλοφορίας και τις καθυστερήσεις λόγω των στρεφουσών κινήσεων και δίνεται από την Εξίσωση 4.9: Όπου, t R= Χρόνος κίνησης κατά μήκος του οδικού τμήματος (δευτ.) l 1= Χαμένος χρόνος στην εκκίνηση (δευτ.) (2,0 δευτ. σε σηματοδοτούμενη διασταύρωση και 2,5 δευτ. σε διασταύρωση ελεγχόμενη με STOP) L= Μήκος του οδικού τμήματος (μέτρα) Βήμα 2. Υπολογισμός της καθυστέρησης διέλευσης από διασταύρωση (through delay) Τα οχήματα που κινούνται κατά μήκος ενός οδικού τμήματος, κατά την έξοδό τους από το εξεταζόμενο οδικό τμήμα από την κατάντη διασταύρωση για να εισέλθουν στο επόμενο οδικό τμήμα υφίστανται μια «καθυστέρηση διέλευσης από τη διασταύρωση» (through delay), η οποία οφείλεται κυρίως στον έλεγχο της διασταύρωσης. Η ανά όχημα μέση καθυστέρηση ρύθμισης σε δευτ./όχημα των οχημάτων που φτάνουν κατά την περίοδο ανάλυσης στην εξεταζόμενη ομάδα λωρίδων (στη συγκεκριμένη περίπτωση στις ομάδες που ε- ξυπηρετούν τις κατευθείαν κινήσεις) δίνεται από την εξίσωση: 113 «αστικά οδικά δίκτυα

22 Όπου, d 1= Ομοιόμορφη καθυστέρηση (uniform delay), με την παραδοχή ομοιόμορφης άφιξης των οχημάτων (δευτ./όχημα) d 2= Αύξηση της καθυστέρησης λόγω της τυχαίας άφιξης των οχημάτων και των ουρών υπερκορεσμού Πίνακας 4.5 Τιμές του συντελεστή PF λόγω συντονισμού (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009). Το τμήμα d 2 της καθυστέρησης υποθέτει ότι δεν υπάρχει αρχική ουρά κατά την έναρξη της περιόδου ανάλυσης. Επειδή οι αφίξεις δεν είναι τυχαίες σε ένα σύστημα σηματοδοτούμενων κόμβων, ό- που η σηματοδότηση ομαδοποιεί τα οχήματα η καθυστέρηση που προκύπτει από την Εξίσωση 4.11 πολλαπλασιάζεται επί ένα συντελεστή προσαρμογής PF λόγω συντονισμού. Συγκεκριμένα πολλαπλασιάζεται επί τον συντελεστή PF η ομοιόμορφη καθυστέρηση d 1, η οποία επηρεάζεται κυρίως από τον συντονισμό. Σε καλά συντονισμένα συστήματα, όπου τα περισσότερα οχήματα φτάνουν στους κόμβους κατά την πράσινη ένδειξη, οι καθυστερήσεις είναι σημαντικά μικρότερες από εκείνες που προκύπτουν για τυχαίες αφίξεις. Το αντίθετο συμβαίνει όταν ο συντονισμός είναι πτωχός. Οι τιμές του συντελεστή PF λόγω συντονισμού δίνονται στον Πίνακα 4.5 ανάλογα με τον «τύπο άφιξης» (arrival type) και τον λόγο g/c, όπου g είναι ο χρησιμοποιούμενος χρόνος πρασίνου για την εξεταζόμενη ομάδα λωρίδων και C η περίοδος σηματοδότησης (δευτ.) (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009). Οι τύποι άφιξης από 1 έως 6 ορίζονται ως εξής: Τύπος 1 (πολύ πτωχός). Τα οχήματα φτάνουν σε πυκνές φάλαγγες στην έναρξη της κόκκινης ένδειξης. Συμβαίνει σε συντονισμένη λειτουργία οδού δύο κατευθύνσεων με σηματοδότες σε αποστάσεις μικρότερες από 500 μ., όπου η μια κατεύθυνση δεν συντονίζεται σωστά. Τύπος 2 (μη πλεονεκτικός). Τα οχήματα φτάνουν σε πυκνές φάλαγγες στο μέσο της κόκκινης ένδειξης ή σε α- ραιές (διεσπαρμένες) φάλαγγες στο τέλος της διάρκειας της κόκκινης ένδειξης. Λιγότερο ακραία περίπτωση από τον τύπο 1. Σηματοδότες σε αποστάσεις μεταξύ μ. Τύπος 3 (τυχαίες αφίξεις). Αφίξεις διεσπαρμένες καθ όλη τη διάρκεια της περιόδου σηματοδότησης είτε σε μεμονωμένες κόμβους, όταν οι γειτονικοί κόμβοι δεν σηματοδοτούνται ή σηματοδοτούνται αλλά βρίσκονται σε απόσταση μεγαλύτερη των μ. Τύπος 4 (πλεονεκτικός). Σχετικά ευνοϊκή περίπτωση ό- που τα οχήματα φτάνουν κυρίως κατά τη διάρκεια της πράσινης ένδειξης. Συμβαίνει σε συντονισμένη σηματοδότηση, συνήθως σε μια κατεύθυνση οδού δύο κατευθύνσεων με σηματοδότες σε τυπική απόσταση μεταξύ μ. αστικά οδικά δίκτυα» 114

23 Τύπος 5 (πολύ πλεονεκτικός). Παρατηρείται σε αποτελεσματικά συντονισμένη σηματοδότηση που συνήθως συμβαίνει με σηματοδότες σε αποστάσεις μικρότερες από 500 μ. Τύπος 6 (εξαιρετικές περιπτώσεις). Συνήθως μονόδρομοι σε πυκνό οδικό δίκτυο και σε κεντρικές περιοχές. Τυπικές αποστάσεις σηματοδοτών κάτω των 250 μ. Πίνακας 4.6 Τιμές συντελεστή προσαρμογής Ι λόγω επίδρασης των ανάντη κόμβων στην άφιξη των οχημάτων (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009). Η ομοιόμορφη καθυστέρηση d 1 δίνεται από την Εξίσωση 4.12: Όπου, d 1= Ομοιόμορφη καθυστέρηση (δευτ./όχημα) g= Χρησιμοποιούμενος χρόνος πρασίνου για την εξεταζόμενη ομάδα λωρίδων C= Περίοδος σηματοδότησης (δευτ.) Χ= Λόγος v/c ή βαθμός κορεσμού για ομάδα λωρίδων Η αύξηση καθυστέρησης d 2 δίνεται από την Εξίσωση 4.13: Όπου, d 2= Αύξηση καθυστέρησης (δευτ./όχημα) Τ= Διάρκεια της περιόδου ανάλυσης (ώρες) c= Κυκλοφοριακή ικανότητα για την ομάδα λωρίδων (οχήματα/ώρα) Χ= Λόγος v/c ή βαθμός κορεσμού για ομάδα λωρίδων Ι= Συντελεστής προσαρμογής λόγω επίδρασης των ανάντη κόμβων στην άφιξη των οχημάτων (Πίνακας 4.6) k= Συντελεστής αύξησης καθυστέρησης που εξαρτάται από τον τύπο του ρυθμιστή (Πίνακας 4.7) Η παραπάνω εξίσωση ισχύει για όλες τις τιμές του Χ, συμπεριλαμβανομένων και περιπτώσεων υπερκορεσμού Χ>1, αλλά δεν λαμβάνει υπόψη την ύπαρξη ουράς στην αρχή της περιόδου ανάλυσης. Ο «συντελεστής k αύξησης της καθυστέρησης» (incremental delay factor) εκφράζει την επίδραση του τύπου του ρυθμιστή στην καθυστέρηση και οι τιμές του κυμαίνονται από 0,04 έως 0,50. Η τιμή 0,50 χρησιμοποιείται για σηματοδότηση σταθερού χρόνου και για συντονισμένη σηματοδότηση. Οι επενεργούμενοι ρυθμιστές μπορούν να προσαρμόζουν τον χρόνο πρασίνου στη ζήτηση σε μια περίοδο σηματοδότησης, μειώνοντας έτσι τις καθυστερήσεις. Ό- ταν ο λόγος v/c πλησιάζει τη μονάδα, δηλαδή η ζήτηση πλησιάζει προς την κυκλοφοριακή ικανότητα τότε ο επενεργούμενος ρυθμιστής τείνει να συμπεριφέρεται όπως ο ρυθμιστής σταθερού χρόνου και η τιμή του είναι 0,50. Οι τιμές του k δίνονται στον Πίνακα 4.7. Στη συνέχεια υπολογίζεται η συνολική καθυστέρηση διέλευσης από τη διασταύρωση (through delay) που αφορά τις ομάδες λωρίδων που περιέχουν την κατευθείαν κίνηση (οι οποίες περιλαμβάνουν εκτός από τις αποκλειστικές λωρίδες για την κατευθείαν κίνηση και τις λωρίδες όπου οι κατευθείαν κινήσεις μοιράζονται με τις αριστερές και δεξιές στροφές) από την Εξίσωση 4.14: 115 «αστικά οδικά δίκτυα