Προσδιορισµός ενός δείκτη απόδοσης για φωτεινές σηµατοδοτούµενες διασταυρώσεις µια πρώτη προσέγγιση

Transcript

1 1 Προσδιορισµός ενός δείκτη απόδοσης για φωτεινές σηµατοδοτούµενες διασταυρώσεις µια πρώτη προσέγγιση Ευάγγελος Ματσούκης Αν. Καθηγητής Πανεπιστηµίου Πατρών ηµήτρης ηµητρίου ρ. Συγκοινωνιολόγος Περίληψη Σκοπός αυτής της εργασίας είναι ο προσδιορισµός ενός είκτη Απόδοσης(.Α.) για φωτεινές σηµατοδοτούµενες διασταυρώσεις, ενός συντελεστή δηλαδή ο οποίος να δίνει µιαν εικόνα της λειτουργίας µιας φωτεινής σηµατοδότησης. Με βάση τον δείκτη αυτόν ο κυκλοφοριολόγος µηχανικός θα µπορεί να υποβοηθείται στο: (ι) να καθορίζει ποιες από τις φωτεινές σηµατοδοτήσεις µιας περιοχής παρουσιάζουν προβληµατική λειτουργία, και κατά ποια σειρά προτεραιότητας (ιι) να προγραµµατίζει τις διορθωτικές κινήσεις σχεδιασµoύ που πρέπει να γίνουν για κάθε µια από αυτές τις φωτεινές σηµατοδοτούµενες διασταυρώσεις, ώστε να βελτιώνεται η λειτουργία τους. (ιιι) να καθορίζει τη σειρά συντήρησης των φωτεινών αυτών σηµατοδοτήσεων για την υπόψη περιοχή. Ένας τέτοιος είκτης Απόδοσης θα µπορούσε να προκύψει σαν ένας συνδυασµός διάφορων επιµέρους συντελεστών-«συµπτωµάτων» φτωχής λειτουργίας, στο κάθε ένα από τα οποία θα δίνεται κάποιος συντελεστής βάρους. Στη συνέχεια θα προκύπτει συνδυασµένα από αυτές το τελικό αποτέλεσµα, δηλαδή ο.α.. Πρόκειται για µια εξαιρετικά δύσκολη προσπάθεια. Στην παρούσα εργασία περιγράφονται µόνον αρχικές ιδέες, µε σκοπό να δοθεί το έναυσµα για περαιτέρω ερευνητική δουλειά. Και γίνεται µία πρώτη προσέγγιση σχετικά µε το ποια από τα «συµπτώµατα» φτωχής λειτουργίας θα µπορούσαν να ληφθούν καταρχήν υπόψη σαν συντελεστές, και µε ποια διαβάθµιση, στην τελική διαµόρφωση ενός τέτοιου είκτη Απόδοσης.

2 2 1. Εισαγωγή Ο στόχος αυτής της εργασίας είναι να προσδιοριστεί ένα εργαλείο που να µπορεί να βοηθά τους κυκλοφοριολόγους µηχανικούς, ιδιαίτερα τους λιγότερο πεπειραµένους από αυτούς, ώστε να καθορίζουν προτεραιότητες στις προσπάθειές τους, που στοχεύουν στο να µεγιστοποιούν την απόδοση µιας φωτεινής σηµατοδοτούµενης διασταύρωσης(φ.σ.). To εργαλείο αυτό είναι ο είκτης Απόδοσης(.Α.) µιας φ.σ.. Ιδιαίτερη προσπάθεια δίνεται συνήθως στη συντήρηση των φωτεινών σηµατοδοτών, έναν ουσιαστικό στόχο για τη διατήρηση και την βελτίωση της απόδοσης λειτουργίας. Ο είκτης Απόδοσης (.Α.) στοχεύει να επεκτείνει τον στόχο αυτό, από την εξασφάλιση ότι η µηχανική και η οπτική λειτουργία είναι εντάξει, µέχρι την εξέταση της επίδρασης της λειτουργίας της φωτεινής σηµατοδότησης στην κυκλοφορία οχηµάτων και µέχρι στο να εξασφαλίζει ότι η γενική απόδοση της φ.σ. βρίσκεται σε ένα αναµενόµενο επίπεδο. Π.χ. µέσω του Α θα ζητείται να διαπιστωθεί ότι όχι µόνο οι µέγιστοι χρόνοι πρασίνου έχουν τεθεί στις υπολογισθείσες τιµές, αλλά και ότι αυτές οι υπολογισθείσες τιµές είναι βέλτιστες για την κυκλοφορία. Η εργασία αυτή ξεκινά για να προσδιορίσει έναν Α για τις µεµονωµένες φ.σ. Ωστόσο οι Α των µεµονωµένων φ.σ. µπορούν να συνδυαστούν και να οδηγήσουν στην εύρεση ενός γενικευµένου Α για µια ολόκληρη περιοχή. Ένα τέτοιος γενικευµένος Α για µια περιοχή θα µπορούσε να είναι ιδιαίτερα χρήσιµος, για να τεθούν προτεραιότητες για επεµβάσεις γενικά για την κυκλοφορία στην περιοχή αυτή. Υπάρχει ωστόσο ένας κίνδυνος να θεωρηθούν µόνο οι δράσεις που στοχεύουν προς έναν «καλό» Α ως υψηλή προτεραιότητα, όταν κατανεµηθούνν οι πόροι από την αρχή που είναι καθύλη αρµόδια για την υπόψη περιοχή(π.χ. τοπική αυτοδιοίκηση), και αυτό φυσικά δεν είναι σωστό. Από την άλλη πλευρά, εάν δεν υπάρχει ένας τέτοιος Α, µπορεί να διατεθούν πολύ λίγοι πόροι στη συντήρηση των φωτεινών σηµατοδοτών. Η εργασία αυτή περιγράφει αρχικές ιδέες µε την πρόθεση να προάγει τη σχετική συζήτηση παρά να παρουσιάσει τελικά αποτελέσµατα. Η προσέγγιση στην εύρεση ενός τέτοιου Α είναι: να προσδιοριστούν οι πιθανοί συντελεστές της φτωχής απόδοσης, και να συνδυαστούν αυτοί έπειτα σε έναν Α που να σταθµίζει την γενική εικόνα λειτουργίας ενός φωτεινού σηµατοδότη. Η παράγραφος 2 περιγράφει τις µέχρι στιγµής ιδέες για το σύστηµα εκτίµησης και η παράγραφος 3 περιγράφει τους συντελεστές της φτωχής απόδοσης, ενώ δίνει και έναν πίνακα που παρουσιάζει πιθανά κριτήρια που πρέπει να ληφθούν υπόψη. Απαραίτητη προυπόθεση για την όλη διαδικασία είναι η εµπειρία των µηχανικών κυκλοφορίας, καθώς σ αυτήν στηρίχθηκε η εργασία αυτή.

3 3 2. Σύστηµα εκτίµησης Σε κάθε συντελεστή που θα εκτιµά την απόδοση, θα δίνεται µιά διαβάθµιση ως εξής: 1 = καλή λειτουργία 2 = αποδεκτή, επαρκής, καµία πραγµατική ανάγκη να βελτιωθεί 3 = έχει ανάγκη από βελτίωση σύντοµα 4 = επείγουσα ανάγκη για βελτίωση Σε κάθε συντελεστή θα µπορεί να δίνεται ακόµα και ένα «βάρος» για να απεικονίζει την επιµέρους σηµασία του. Τα βάρη αυτά θα πρέπει να περιγράφονται κατά σαφή τρόπο που να αντιστοιχεί στις ανά περιοχή συνθήκες. Π.χ. βάρη µπορούν να δοθούν ανάλογα µε τη σηµασία / το κυκλοφοριακό φορτίο της καθεµιάς διασταύρωσης, ας πούµε, τρεις κατηγορίες, «ήρεµη», «µέση» και «πολυσύχναστη». Συνδυάζοντας τους διάφορους δείκτες Α για να βρεθεί ένας µέσος όρος, αυτός ο µέσος όρος πρέπει να πολλαπλασιαστεί µε έναν ακόµη παράγοντα που να λαµβάνει υπόψη τον αριθµό διασταυρώσεων της υπόψη περιοχής που αξιολογείται κατ έτος, προς το σύνολο των διασταυρώσεων. Συµπερασµατικά, ο Α θα µπορεί να προσδιορίζεται για φ.σ. είτε µεµονωµένες είτε συνδυασµένες. Ο Α σε καµία περίπτωση δεν θα είναι ένας δείκτης ενδεικτικός της επιτυχίας ενός γενικότερου συστήµατος διαχείρισης κυκλοφορίας -αν και θα περιλαµβάνει τους ευρύτερους στόχους ενός τέτοιου συστήµατος διαχείρισης κυκλοφορίας µέσω των επιµέρους βαρών. 3. Συντελεστές της «φτωχής» απόδοσης Στη συνέχεια περιγράφονται οι συντελεστές που θα µπορούσαν να ληφθούν υπόψη στον υπολογισµό ενός Α. Αυτοί ισχύουν για µεµονωµένες φ.σ. 3.1 Φτωχές συνθήκες ασφαλείας Εξετάζεται ο αριθµός των ατυχηµάτων, που επισυµβαίνουν στην υπόψη διασταύρωση. Λαµβάνονται υπόψη µόνον τα θανατηφόρα ατυχήµατα, ή αυτά µε τραυµατίες ή µε σοβαρές υλικές υλικές ζηµίες-εξάλλου για τις Ελληνικές συνθήκες µόνον αυτά καταγράφονται στα δελτία ΟΤΑ και ΤΟΤΑ της Τροχαίας. Συγκρίνεται η αναλογία επισυµβάντων ατυχηµάτων την τελευταία 5ετία προς αναµενόµενα για µια περίοδο 5 ετών- και αυτό αποτελεί το κριτήριο για την συγκεκριµένη περίπτωση. Η πρόβλεψη για την 5ετία γίνεται µε βάση κλασσικές στατιστικές µεθόδους. 3.2 Ουρές αναµονής χωρίς ισορροπία Οι ουρές αναµονής οχηµάτων που δεν ισορροπούνται και που εµφανίζονται

4 4 συστηµατικά σε µια διασταύρωση δείχνουν ένα πιθανό πρόβληµα, ή ενδεχοµένως την ανεπιτυχή εφαρµογή µιας πολιτικής διαχείρισης κυκλοφορίας. Μπορεί να είναι δυνατό να αναπτυχθεί κάποιος αυτόµατος έλεγχος των µη ισορροπηµένων ουρών αναµονής. Εδώ σαν κριτήριο χρησιµοποιείται ο λόγος της µακρύτερης ουράς προς την αµέσως επόµενη µακρύτερη, όπου αυτές µετρούνται σαν διαθέσιµο πράσινο προς πράσινο. Εξετάζεται χρονική περίοδος µισής ώρας. Αξίζει να σηµειωθεί, ότι η TRL(1,2) έχει αναπτύξει ένα σύστηµα για να αναλύσει το παρεµφερές πρόβληµα σε ένα δίκτυο SCOOT. Η λογική SCOOT όµως δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί, δεδοµένου ότι παίρνει πάντα τη "σωστή" απόφαση βασισµένη στις πληροφορίες που χρησιµοποιεί. 3.3 Σπαταλούµενος χρόνος πράσινου πεζών ανά ώρα Εξετάζεται εδώ ο διατιθέµενος χρόνος στους πεζούς(πράσινο πεζών συν χρόνος εκκαθάρισης -ήτοι καθολικό κόκκινο ανά φάση). Προσδιορίζεται ο σπαταλούµενος χρόνος, ήτοι το χρονικό διάστηµα πέραν του ελάχιστου χρόνου, στο οποίο δεν διέρχονται καθόλου πεζοί, ανά ώρα. 3.4 Σπαταλούµενος αριθµός φάσεων πράσινου πεζών σε σύνολο φάσεων Αντίστοιχο κριτήριο,όπου όµως µετράται ο αριθµός ολόκληρων φάσεων πρασίνου, που δεν χρησιµοποιούνται καθόλου από πεζούς. Αυτό γίνεται µε τον προφανή στόχο να εξετασθεί κατά πόσο η παροχή συστήµατος ανιχνεύσεως πεζών (µπουτόν πιέσεως) θα µπορούσε να βελτιώσει σηµαντικά τη λειτουργία µιας σηµατοδοτούµενης διασταύρωσης. 3.5 Υπερβολική καθυστέρηση αυτών που στρίβουν αριστερά Εξετάζεται εδώ η υπερβολική καθυστέρηση όσων οχηµάτων στρίβουν αριστερά από δική τους λωρίδα, µε δικό τους ξεχωριστό φωτεινό σηµατοδότη. Αυτό αποτελεί ένα σηµαντικό παράγοντα στην καλή λειτουργία µιας διασταύρωσης, ή αλλιώς αν υπάρχουν ουρές στους στρέφοντες αριστερά, σίγουρα αυτό είναι ικανή ένδειξη κακής λειτουργίας. 3.6 Ακατάλληλα µεγάλος χρόνος περιόδου χρόνου Αυτό είναι ένα πιθανό κριτήριο, αλλά τι είναι "ακατάλληλος" θα εξαρτηθεί από την επιµέρους πολιτική διαχείρισης.εν πάση περιπτώσει, αν υπάρχει φανερά σπαταλώµενος χρόνος πρασίνου οχηµάτων ανά περίοδο, τότε η περίοδος µπορεί να ελαττωθεί και έτσι να επιτευχθεί µείωση των καθυστερήσεων στην υπόψη διασταύρωση. 3.7 Ποσοστό µοιραίων ατυχηµάτων Ένας τοµέας ενδιαφέροντος είναι ο αριθµός των θανατηφόρων ατυχηµάτων. Εξετάζεται λοιπόν εδώ η αναλογία τους προς το σύνολο των ατυχηµάτων στην υπόψη διασταύρωση π.χ. κατά την τελευταία 3ετία. Αυτό πρόδηλα µπορεί να αποτελέσει κριτήριο µη ικανοποιητικής λειτουργίας της υπόψη διασταύρωσης.

5 5 3.8 Μπλοκάρισµα εξόδου Στα τµήµατα όπου υπάρχουν παρατηρήσεις µπλοκαρίσµατος της εξόδου, αυτό αποτελεί ένα στοιχείο φτωχής λειτουργίας. Ο σχετικός υπολογισµός µπορεί να γίνει µε την µέτρηση της µείωσης της ροής κορεσµού στο υπόψη τµήµα. Αυτή η απώλεια ροής κορεσµού είναι ένα ποσοτικό µέτρο της επίδρασης του µπλοκαρίσµατος εξόδου. Μετρείται λοιπόν η ροή κορεσµού που επιτυγχάνεται στην δυσµενέστερη 1/2 ώρα παρατηρήσεων, και βρίσκεται το ποσοστό της % σε σχέση µε την ιδεατή ροή κορεσµού. Αυτό αποτελεί το κριτήριο για την συγκεκριµένη περίπτωση. Η ροή κορεσµού όταν το υπόψη τµήµα δεν µπλοκάρεται θα µπορούσε επίσης να µετρηθεί παρά να υπολογιστεί, αλλά αυτό θα απαιτούσε περισσότερο προσωπικό για τις µετρήσεις. 4. Κριτήρια Ο Πίνακας 1 δίνει τις αρχικές προτάσεις για τα κριτήρια που θα µπορούσαν να χρησιµοποιηθούν σε έναν Α. Όπως αναφέρεται στην εισαγωγή, οι σχετικές τιµές των συντελεστών δίνονται για να προκαλέσουν συζήτηση µεταξύ των ειδικών, και όχι ως τελικά αποτελέσµατα. Όλες οι ανωτέρω συντελεστές θα µπορούσαν να περιληφθούν στον υπολογισµό του Α, και ο τελευταίος να χρησιµοποιηθεί ως µέτρο της επιτυχίας λειτουργίας µιας φ.σ. Το πως θα συσχετισθούν αυτοί οι συντελεστές µεταξύ τους,ώστε να προκύψει ο Α, µένει να καθοριστεί. 5. Συµπεράσµατα Η παρούσα εργασία έχει καθορίσει τις αρχικές ιδέες σχετικά µε την ανάπτυξη ενός Α για τις φ.σ. διασταυρώσεις. Ο στόχος είναι να παρασχεθεί µια αφετηρία για να αρχίσουν συζητήσεις µεταξύ των κυκλοφοριολόγων µηχανικών και των ερευνητών σχετικά µε τις λεπτοµέρειες ενός Α. Οποιαδήποτε σχόλια είναι ευπρόσδεκτα. Βιβλιογραφία [1] Hall, R D. Accidents αt 4 arm signals. TRL Contractors report CR65, 1986 [2] Taylor, Μ C, Hall, R D and Chatterjee, Κ. Accidents at 3-arm traffic signals onurban single-carriageway roads. TRL report 135, 1996

6 6 Σύνοψη των πιθανών κριτηρίων Πίνακας 1 Σύµπτωµα Κριτήριο Καλός Αποδεκτός Φτωχές συνθήκες ασφαλείας Ουρές χωρίς ισορροπία Σπαταλούµενος χρόνος πρασίνου πεζών ανά ώρα Σπαταλούµενος αριθµός φάσεων πρασίνου πεζών σε σύνολο φάσεων Υπερβολική καθυστέρηση αυτών που στρίβουν αριστερά (σε κόµβους που έχουν ανεξάρτητο φωτεινό σηµατοδότη για τους στρέφοντες αριστερά) Αναλογία πραγµ. ατυχηµάτων / αναµενόµενα, πάνω από 3 έτη Μακρύτερη ουρά / επόµενη µακρύτερη ( σε διαφορετικό στάδιο). Μέσος όρος για πάνω από ½ ώρα Σπαταλούµενος χρόνος πεζών, ήτοι: χρόνος πρασίνου πεζών + χρόνος εκκαθάρισης(καθολικό κόκκινο) ανά ώρα Αριθµός φάσεων που δεν περνάει κανένας πεζός, επί του συνόλου των µετρούµενων φάσεων πεζών α) αναµονή αυτοκινήτων β) εκκαθάριση κόµβου Με ανάγκη σύντοµης βελτίωσης Επείγουσα ανάγκη βελτίωσης Σηµειώσεις <50% 50% και <120% 120% και <200% 200% Μεµονωµένος κόµβος <125% 125% και <200% <90 sec 90sec <180sec και 200% ή σειρά που συνεπώς αποτυγχάνει να εκκενωθεί όταν οι άλλες το κάνουν 180sec <360sec και 2 ή περισσότεροι κύκλοι παραπάνω για να εκκενωθεί ο κόµβος Μεµονωµένος κόµβος >360 sec Μεµονωµένος κόµβος 1-10% % >30 % Επί τις % ποσοστό * Μεµονωµένος κόµβος α) <75% του µήκους της φωλιάς α) 75% του µήκους της φωλιάς β) σειρά που συνεπώς αποτυγχάνει να εκκενωθεί όταν οι άλλες το κάνουν β) 2 ή περισσότεροι κύκλοι παραπάνω για να εκκενωθεί ο κόµβος Μεµονωµένος κόµβος Ακατάλληλα µεγάλος χρόνος περιόδου Ποσοστό µοιραίων ατυχηµάτων Μπλοκάρισµα εξόδου Φανερά σπαταλούµενος χρόνος πρασίνου / περίοδο Αναλογία θανατηφόρων ατυχηµάτων / σύνολο των ατυχηµάτων, σε περίοδο άνω των 3 ετών Ποσοστό της ροής κορεσµού που επιτεύχθηκε, την χειρότερη ½ ώρα <5% της περιόδου 5% και <10% 10% και <20% 20% Μεµονωµένος κόµβος <0,1% 0,1% και <1% 1% και <10% 10% Εύρος αρχών 100% 95% και <100% 85% και <95% <85% Χειρότερη ένωση σε µεµονωµένο κόµβο

7 7 English summary Development of a Performance Indicator for Traffic Signal Controlled Intersections- a first approach The purpose of this paper is to develop a Performance Indicator(P.I.) for traffic signal controlled intersections, i.e. an index, which would give a measure of the performance of a signalized junction. On the basis of this P.I., the traffic engineer could be assisted to: (i) define which of the various traffic signal controlled junctions of an area present problematic operation, and to rate these junctions accordingly (ii) identify the interventions,which ought to be carried out for the specific signalized junctions, in order to improve their operation. (iii) program the series of traffic signal maintenance actions, in the area under consideration. Such a Performance Indicator can only be developed as a combination of various parameters- symptoms of poor operation, to each of which a weight would be allocated; the combined outcome of these parameters would then give the P.I.. This is undoubtedly a very difficult task. In the present paper some initial ideas are given, with the intention of stimulating discussion for further research work. At a first approach the potential symptoms of poor performance, which should be taken into account as parameters, are described. A case study-example of how these can be calculated is also given.