Οδοποιία ΙΙI (Σχεδιασμός & Λειτουργία κόμβων)

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Αγρονό ων Το ογράφων Μηχανικών ΕΜΠ Εργαστήριο Συγκοινωνιακής Τεχνικής Οδοποιία ΙΙI (Σχεδιασμός & Λειτουργία κόμβων) Κωνσταντίνος Αντωνίου Αναπληρωτής Καθηγητής ΕΜΠ antoniou@central.ntua.gr ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ιωάννα Σπυροπούλου Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ iospyrop@central.ntua.gr

Άδεια χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς. Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 2

Βασικά τμήματα αυτοκινητοδρόμου Σχήμα 1. Βασικά τμήματα αυτοκινητόδρομου Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 3

Σχήμα 2. Ανισόπεδος κόμβος στο Houston, Texas Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 4

Διαδικαστικά Διδάσκοντες: Κ. Αντωνίου Ι. Σπυροπούλου Δομή μαθήματος Εισαγωγή (1) Σχεδιασμός (2 3) Διαχείριση προσβάσεων (1) Σήμανση (1) Οδική ασφάλεια (1) Λειτουργία (3 4) Βαθμολογία Τελική εξέταση (70%) 2 ασκήσεις (30%) Υλικό Διαφάνειες (mycourses) Σχεδιασμός: Σημειώσεις (mycourses σε ηλεκτρονική μορφή, θα τις λάβετε εκτυπωμένες στη συνέχεια του εξαμήνου) Λειτουργία: Βιβλίο Οδοποιίας ΙΙ Βιβλιογραφία, π.χ. Garber, N.J. and L.A. Hoel. Traffic and Highway Engineering. 3rd edition, Cengage-Engineering, 2001. Wright, P.H. and K. Dixon, Highway Engineering, 7th Edition, John Wiley & Sons, 2003. Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 5

Κόμβος Στοιχείο το οποίο απαιτείται για την εξυπηρέτηση διαφορετικών κινήσεων οι οποίες τέμνονται σε ένα σημείο Η λειτουργικότητα κόμβων αξιολογείται με βάση: Προσαρμογή της ροής κυκλοφορίας με την κυκλοφορία της οδού Επίπεδο οδικής ασφάλειας για τους χρήστες Σχέση κυκλοφοριακής ικανότητας και εξυπηρετούμενου κυκλοφοριακού φόρτου Κόστος κατασκευής Προσαρμογή στον περιβάλλοντα χώρο διαχωρισμός κινήσεων, κατανόηση, αριθμός ελιγμών και εμπλοκών, τρόπος διαχείρισης της κυκλοφορίας, γεωμετρικά χαρακτηριστικά, ορατότητα... Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 6

Κόμβος Διακρίνονται σε δύο γενικές κατηγορίες: Ισόπεδοι κόμβοι (με χωρίς φωτεινή σηματοδότηση/σήμανση) Ανισόπεδοι κόμβοι (με/χωρίς ράμπες εισόδου/εξόδου) Φυσική περιοχή του κόμβου Λειτουργική περιοχή του κόμβου Η λειτουργική περιοχή ενός κόμβου περιλαμβάνει την απόσταση που διανύει ένα όχημα κατά την αντίληψη-αντίδραση και ελιγμό (επιβράδυνση και αλλαγή λωρίδας) και το μήκος που απαιτείται για την αποθήκευση οχημάτων (μεγαλύτερη ουρά που αναμένεται με κάποια περιοδικότητα) Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 7

Κάθετη οδός Φυσική περιοχή Λειτουργική περιοχή Ολοκλήρωση επιβράδυνσης Έναρξη επιβράδυνσης Έναρξη αντίληψηςαντίδρασης Μήκος ουράς Μήκος ελιγμών Απόσταση απόφασης Λειτουργικό μήκος ή μήκος επιρροής Σχήμα 3. Φυσική και λειτουργική περιοχή Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 8

Τύποι ισόπεδων κόμβων Με τρία σκέλη Με τέσσερα σκέλη Με πάνω από τέσσερα σκέλη Σχήμα 4. Τύποι ισόπεδων κόμβων Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 9

Απλή διασταύρωση τύπου Τ Σχήμα 5. Απλή διασταύρωση τύπου Τ Προσφέρεται όταν συναντούνται δύο δευτερεύουσες οδοί ή μία δευτερεύουσα με μία κύρια όπου η γωνία συμβολής δεν διαφέρει πάνω απο 30 ο από την ορθή Δεν απαιτείται διαπλάτυνση (συνήθως) Εκτός αστικών περιοχών συναντάται κυρίως για τη συμβολή οδών δύο λωρίδων κυκλοφορίας με χαμηλό φόρτο, ενώ σε αστικές και περιαστικές μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε οδούς τεσσάρων ή περισσότερων λωρίδων, καθώς και κάπως υψηλότερους φόρτους Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 10

Διασταύρωση τύπου Τ (με λωρίδα δεξιάς στροφή) Σχήμα 6. Διασταύρωση τύπου Τ με λωρίδα δεξιάς στροφής Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 11

Διασταυρώσεις τύπου Τ (με δεξιά λωρίδα προσπέρασης) Σχήμα 7. Διασταυρώσεις τύπου Τ με δεξιά λωρίδα προσπέρασης Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 12

Διασταυρώσεις τεσσάρων σκελών Σχήμα 8. Διασταυρώσεις τεσσάρων σκελών Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 13

Διασταυρώσεις τεσσάρων σκελών Σχήμα 9. Διασταυρώσεις τεσσάρων σκελών Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 14

Επιφάνειες αποκλεισμού Σχήμα 10. Επιφάνειες αποκλεισμού Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 15

Διασταυρώσεις με >4 σκέλη Καλό είναι να αποφεύγονται Αλλαγή της χάραξης για κάποιες κινήσεις (η διαγώνια οδός συμβάλλει σε αυτή με το μικρότερο φόρτο) Οι δύο διασταυρώσεις πρέπει να απέχουν αρκετά, ώστε να λειτουργούν ανεξάρτητα Σχήμα 11. Διασταυρώσεις με περισσότερα από 4 σκέλη Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 16

Προσαρμογή χάραξης Οι διασταυρούμενες οδοί θα πρέπει γενικά να διασταυρώνονται σε 90 ο (μήκος, χρόνος, ορατότητα) Οι λύσεις C και D διασπούν τη συνέχεια της μικρότερης οδού Ποιά λύση υπερέχει; (C ή D) Σχήμα 12. Προσαρμογή χάραξης Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 17

Κυκλικοί κόμβοι Σχήμα 13. Κυκλικοί κόμβοι Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 18

Σήμανση, σηματοδότηση και κυκλοφοριακή ικανότητα Σε ισόπεδους κόμβους με υψηλό φόρτο ο σχεδιασμός της σηματοδότησης πρέπει να εξασφαλίζει την ομαλή ροή της κυκλοφορίας, λαμβάνοντας υπόψη τις διακυμάνσεις του φόρτου Η σηματοδότηση πρέπει να αποτελεί μέρος συνολικού σχεδιασμού, που περιλαμβάνει επίσης: Γεωμετρικό σχεδιασμό Ανάλυση ικανότητας Φόρτους σχεδιασμού Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 19

Ορατότητα σε διασταύρωση Κύρια οδός Δύο ειδών «τρίγωνα» ορατότητας: Απευθείας Διάσχιση Στάση πριν τη διάσχιση Τρίγωνο ορατότητας Σημείο απόφασης Σημείο απόφασης Τρίγωνο ορατότητας οχημάτων που προσεγγίζουν από αριστερά από δεξιά Τρίγωνο ορατότητας Σχήμα 13 - Τρίγωνα ορατότητας απευθείας διάσχισης Οι διαστάσεις τους εξαρτώνται από Ταχύτητα μελέτης Έλεγχο πρόσβασης Τρίγωνο ορατότητας Κύρια οδός Τρίγωνο ορατότητας Σημείο απόφασης Σημείο απόφασης Τρίγωνο ορατότητας οχημάτων που αποχωρούν από αριστερά από δεξιά Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) Σχήμα 14 - Τρίγωνα ορατότητας στάσης πριν τη διάσχιση 20

Τυπικές διατάξεις ανισόπεδων κόμβων (Ι) Τρισκελής κατευθυντήριος Σάλπιγγα (τρομπέτα) Διαμάντι (ρόμβος) Σχήμα 15. Τυπικές διατάξεις ανισόπεδων κόμβων Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 21

Τυπικές διατάξεις ανισόπεδων κόμβων (ΙΙ) Μερικό τετράφυλλο Πλήρες τετράφυλλο Πλήρως κατευθυντήριος Σχήμα 16. Τυπικές διατάξεις ανισόπεδων κόμβων Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 22

Βασικές αρχές διαμόρφωσης κόμβων Εξασφάλιση Ασφάλειας της κυκλοφορίας Έγκαιρη αναγνώριση από όλες τις προσβάσεις του Επαρκής εποπτεία Κατανοητή λειτουργία Κατάλληλη διαμόρφωση Επαρκούς κυκλοφοριακής ικανότητας Αποδεκτού κόστους κατασκευής και λειτουργίας Ικανοποιητικής προσαρμογής στον περιβάλλοντα χώρο Οι επιβαρύνσεις στο περιβάλλον (π.χ. ηχορύπανση, ατμοσφαιρική ρύπανση, παρεμπόδιση των υπαρχουσών χρήσεων γης, οπτική όχληση, απορροή ομβρίων) παραμένουν κάτω από τα επιτρεπτά όρια Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 23

Γιατί ανισόπεδοι κόμβοι? - Αυξημένο κόστος / χώρος Βελτίωση κυκλοφοριακής ικανότητας Βελτίωση οδικής ασφάλειας + Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 24

Παράγοντες για την επιλογή ανισόπεδου κόμβου Εξασφάλιση πλήρους ελέγχου Αποφυγή τοπικής συμφόρησης Βελτίωση οδικής ασφάλειας Τοπογραφία Οφέλη για τους χρήστες (κόστη) Επίπεδο κυκλοφοριακού φόρτου Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 25

Κατασκευές ανισόπεδων κόμβων χωρίς ράμπες Σχήμα 17. Κατασκευές ανισόπεδων κόμβων χωρίς ράμπες Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 26

Συνθήκες για την επιλογή ανισόπεδου κόμβου χωρίς κλάδους Εξυπηρέτηση τοπικών οδών που διασταυρώνονται με αυτοκινητόδρομο Εξάλλειψη ισόπεδων σιδηροδρομικών διαβάσεων Εξυπηρέτηση υψηλών φόρτων πεζών Εξυπηρέτηση πεζοδρόμων ή ποδηλατοδρόμων Επιβάλλεται πρόσβαση σε σταθμούς ΜΜΜ στην περιοχή μιας σημαντικής αρτηρίας Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 27

Τρισκελείς ανισόπεδοι κόμβοι Σχήμα 18. Τρισκελείς ανισόπεδοι κόμβοι Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 28

Ανισόπεδοι κόμβοι τεσσάρων σκελών Ημικόμβος Όλες οι ράμπες στο ένα τεταρτημόριο Μπορεί να εξελιχθεί σε πλήρες ή μερικό τετράφυλλο χωρίς σημαντικές επεμβάσεις Σχήμα 19. Ανισόπεδος κόμβος τεσσάρων σκελών Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 29

Ρόμβοι (Διαμάντια) Τυπικές διαρρυθμίσεις Διαρρυθμίσεις για μείωση εμπλοκών Σχήμα 20. Ρόμβοι (διαμάντια) Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 30

Single-Point Urban Interchanges (SPUI) Σχήμα 21. SPUI Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 31

Γιατί SPUI? - Αυξημένο κόστος κατασκευής Τροχιά αριστερά στρέφοντων οχημάτων αποτελεί τμήμα έλλειψης (αντί κύκλου) Χαμηλό κόστος εξασφάλισης γης Αριστερές στροφές δεν τέμνονται Ελεύθερες δεξιές στροφές (εκτός σηματοδότησης), άρα 4 (διαμάντι)->3 φάσεις Μία διασταύρωση αντί για 2 (διαμάντι) + Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 32

Σχήμα 22. Underpass and overpass SPUI Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 33

Μερικό τετράφυλλο Οι συνθήκες εδάφους καθορίζουν τα τεταρτημόρια που θα χρησιμοποιηθούν Οι ράμπες πρέπει να διαμορφώνονται ώστε οι κινήσεις εισόδου και εξόδου να γίνονται με τη λιγότερη όχληση της ροής του αυτοκινητοδρόμου Γενικές αρχές διαμόρφωσης μερικού τριφυλλιού: Η διαμόρφωση των ραμπών πρέπει να επιτρέπει να γίνονται οι κύριες στρέφουσες κινήσεις μέσω δεξιών εξόδων και εισόδων Όπου η διαμπερής κίνηση στην κύρια οδό είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την κάθετη δευτερεύουσα οδό, πρέπει να δίνεται προτίμηση σε μια διάταξη που θα δίνει τις δεξιές στρέφουσες στην κύρια οδό, ακόμα και αν αυτό οδηγεί σε αριστερές στροφές. Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 35

Μερικό τετράφυλλο Σχήμα 24. Μερικό τετράφυλλο Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 36

Επιλογή τύπου ανισόπεδου κόμβου Σχήμα 25. Επιλογή τύπου ανισόπεδου κόμβου Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 37

Απόσταση ανισόπεδων κόμβων Η απόσταση των Α/Κ επηρεάζει σημαντικά τη λειτουργία αυτοκινητοδρόμων Σε αστικές περιοχές η χωροθέτηση εξαρτάται από πολλούς παράγοντες Η ελάχιστη απόσταση Α/Κ (απόσταση μεταξύ διασταυρούμενων οδών με ράμπες) καθορίζεται από τους φόρτους πλέξης, δυνατότητα σήμανσης, σηματοδότηση και μήκη λωρίδων αλλαγής ταχύτητας Ως γενικός κανόνας ελάχιστης απόστασης Α/Κ ισχύει: 1.5χλμ σε αστικές περιοχές και 3.0χλμ σε υπεραστικές περιοχές Σε αστικές περιοχές, αποστάσεις μικρότερες από 1.5χλμ μπορεί να υλοποιηθούν με τη χρήση ανισόπεδων ραμπών ή τη δημιουργία συλλεκτηρίων οδών Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 38

Ομοιομορφία τύπου ανισόπεδου κόμβου Σχήμα 26. Αλληλουχία κόμβων με ανομοιόμορφες εξόδους Σχήμα 27. Αλληλουχία κόμβων με ομόιόμορφες εξόδους Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 39

Στοιχεία ασφάλειας στους κόμβους Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 41

Αριθμός νεκρών σε διασταυρώσεις Σχήμα 29. Αριθμός νεκρών σε διασταυρώσεις Source: CARE Database / EC Date of query: July 2008 http://erso.eu - Traffic Safety Basic Facts 2008 - Junctions Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 42

Κατανομή νεκρών σε διασταυρώσεις ανά μέσο μεταφοράς http://erso.eu - Traffic Safety Basic Facts 2008 - Junctions Σχήμα 30. Κατανομή νεκρών σε διασταυρώσεις ανά μέσο μεταφοράς Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 43

Τύποι ελιγμών στους κόμβους Στα σημεία εμπλοκής διακρίνονται τρείς τύποι ελιγμών: Μερισμός Συμβολή Διασταύρωση Οι ελιγμοί ονομάζονται Στοιχειώδεις όταν συναντώνται μόνο δύο κυκλοφοριακά ρεύματα μίας λωρίδας και μίας κατεύθυνσης Πολλαπλοί όταν συναντώνται περισσότερα ρεύματα μίας λωρίδας και μίας κατεύθυνσης Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 44

Μερισμός - Συμβολή ΜΕΡΙΣΜΟΣ Σχήμα 31. Μερισμός- Συμβολή Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 45

Διασταύρωση - Πλέξη Σχήμα 32. Διασταύρωση - πλέξη Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 46

Ελιγμοί σε ισόπεδο τετρασκελή κόμβο Μερισμός Σχήμα 33. Ελιγμοί σε ισόπεδο τετρασκελή κόμβο Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 47

Ελιγμοί σε ισόπεδο τετρασκελή κόμβο Μερισμός Σχήμα 34. Ελιγμοί σε ισόπεδο τετρασκελή κόμβο Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 48

Ελιγμοί σε κυκλικό κόμβο Μερισμός Σχήμα 35. Ελιγμοί σε κυκλικό κόμβο Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 49

Ελιγμοί σε κυκλικό κόμβο Μερισμός Σχήμα 36. Ελιγμοί σε κυκλικό κόμβο Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 50

Ελιγμοί σε διπλό κόμβο Μερισμός Σχήμα 37. Ελιγμοί σε διπλό κόμβο Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 51

Ελιγμοί σε διπλό κόμβο χ χ Μερισμός Σχήμα 38. Ελιγμοί σε διπλό κόμβο Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 52

Ελιγμοί σε Α/Κ μορφής πλήρους τετράφυλλου Σχήμα 39. Ελιγμοί σε Α/Κ μορφής πλήρους τετράφυλλου Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 53

Ελιγμοί σε Α/Κ μορφής πλήρους τετράφυλλου Μερισμός Σχήμα 40. Ελιγμοί σε Α/Κ μορφής πλήρους τετράφυλλου Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 54

Ελιγμοί σε Α/Κ μορφής πλήρους τετράφυλλου Μερισμός Σχήμα 41. Ελιγμοί σε Α/Κ μορφής πλήρους τετράφυλλου Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 55

Σύγκριση ελιγμών ανά τύπο κόμβου Ισόπεδος Τετρασκελής Ισόπεδος Κυκλικός Ισόπεδος Διπλός Τρισκελής Πλήρες Τετράφυλλο Διασταύρωση 16 0 3+3 0 Μερισμός 8 4 3+3 8 Συμβολή 8 4 3+3 8 Πλέξη 0 0 2 4 Σύνολο 32 8 20 20 Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 56

Κατάλογος αναφορών σχημάτων Σχήμα 1 Χωρητικότητα για οδούς δύο λωρίδων κυκλοφορίας. Manual, H. C. (2000). Highway capacity manual. Washington, DC. Σχήμα 2 http://www.motivationtools.com/inspire/pdf_files/world_largest_everything.pdf Σχήματα 3-28. Aashto, A. (2001). Policy on geometric design of highways and streets.american Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, DC, 3, 3-2. Σχήμα 29. Αριθμός νεκρών σε διασταυρώσεις. http://erso.eu - Traffic Safety Basic Facts 2008 Junctions Σχήματα 31 41. Κανελλαΐδης Γ., Μαλέρδος Γ., Καλτσούνης Α., Γλαρός Γ., Δραγομάνοβιτς Α., «Σημειώσεις Ειδικών Κεφαλαίων Οδοποιίας Στοιχεία Ισόπεδων και Ανισόπεδων Κόμβων», Εκδόσεις Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, Αθήνα, 2008.

Χρηματοδότηση Το παρόν υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Οδοποιία ΙΙΙ (Σχεδιασμός και λειτουργία κόμβων) 58