ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Αγρονό ων Το ογράφων Μηχανικών ΕΜΠ Εργαστήριο Συγκοινωνιακής Τεχνικής Οδοποιία ΙΙ Κωνσταντίνος Αντωνίου Αναπληρωτής Καθηγητής ΕΜΠ antoniou@central.ntua.gr ΡΟΗ ΚΟΡΕΣΜΟΥ- ΦΩΤΕΙΝΗ ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ 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. 2
Βασικές Έννοιες Κυκλοφοριακής Τεχνικής Κυκλοφοριακός Φόρτος (q ή v) ο αριθμός των οχημάτων του διέρχονται από μια διατομή, στην μονάδα του χρόνου Ταχύτητα (v ή u) Μέση χρονική και μέση χωρική ταχύτητα Πυκνότητα (k) ο αριθμός οχημάτων στη μονάδα μήκους του δρόμου Κατάληψη (o) το ποσοστό της μονάδας χρόνου που ένα σημείο του δρόμου καταλαμβάνεται από διερχόμενα οχήματα Διαχωρισμός Χρονικός (h) και χωρικός (s) 3
Βασικές Έννοιες Κυκλοφοριακής Τεχνικής Κυκλοφοριακός Φόρτος (q ή v) Χρονικός Διαχωρισμός (h) Πόσα οχήματα «χωράνε» να περάσουν από μία διατομή; (πχ λωρίδα) Ποιά είναι η μέση χρονική τους απόσταση; Από τι μπορεί να εξαρτάται; 4
Βασικές Έννοιες Κυκλοφοριακής Τεχνικής Σε κόμβους με φωτεινή σηματοδότηση Ροή κορεσμού (s) Ο μέγιστος κυκλοφοριακός φόρτος που μπορεί να διέλθει από μία διατομή ή ομάδα λωρίδων που εξυπηρετούν από κοινού μια κατεύθυνση υπό τις επικρατούσες οδικές και κυκλοφοριακές συνθήκες (με την παραδοχή 100% χρησιμοποιούμενου χρόνου πράσινης ένδειξης) Κυκλοφοριακή ικανότητα (c) Ο μέγιστος κυκλοφοριακός φόρτος που μπορεί να διέλθει από μία διατομή ή ομάδα λωρίδων που εξυπηρετούν από κοινού μια κατεύθυνση υπό τις επικρατούσες οδικές και κυκλοφοριακές συνθήκες, και συνθήκες σηματοδότησης 5
Βασικές Έννοιες Κυκλοφοριακής Τεχνικής Ποια η σχέση ροής κορεσμού και κυκλοφοριακής ικανότητας (δηλ. ίση, μικρότερη ή μεγαλύτερη) στα παρακάτω σενάρια; Διατομή αυτοκινητόδρομου Διατομή ράμπας εισόδου σε αυτοκινητόδρομο Πρόσβαση που ελέγχεται με φωτεινό σηματοδότη Πρόσβαση με σήμανση «ΣΤΟΠ» Πρόσβαση που έχει προτεραιότητα Πρόσβαση σε κυκλικό κόμβο 6
Βασικές Έννοιες Κυκλοφοριακής Τεχνικής 1. Τι σημαίνει ότι ο χρονικός διαχωρισμός είναι 2 sec; 2. Ποιος είναι ο κυκλοφοριακός φόρτος αν ο μέσος χρονικός διαχωρισμός μεταξύ των οχημάτων είναι 2 sec; = 3600/2 = 1800ΜΕΑ/ώρα 3. Ποια είναι η ροή κορεσμού στην παραπάνω διατομή (α) μικρότερη από 1800ΜΕΑ/ώρα (β) ίση με 1800ΜΕΑ/ώρα (γ) μεγαλύτερη από 1800ΜΕΑ/ώρα 7
Βασικές Έννοιες Κυκλοφοριακής Τεχνικής Βαθμός κορεσμού (v/c) Το πηλίκο του κυκλοφοριακού φόρτου που θέλει να εξυπηρετηθεί από μία διατομή προς την κυκλοφοριακή ικανότητα της διατομής Ποιές οι χαρακτηριστικές τιμές του και τι σημαίνουν; 0 και 1 Πότε θεωρούμε ότι έχουμε χαμηλούς, μεσαίους και υψηλούς κυκλοφοριακούς φόρτους: <0.70 0.70-0.90 >0.9 Τι πρέπει να προσέχουμε ώστε να γίνεται σωστά η μέτρηση του μεγέθους; (παράδειγμα) 8
Ποιος φόρτος μας ενδιαφέρει στη φωτεινή σηματοδότηση; Η ζήτηση δηλαδή ο φόρτος που θέλει να εξυπηρετηθεί από τη διατομή και όχι ο φόρτος που περνάει από τη διατομή. Έχει διαφορά αυτό; 9
Ροή κορεσμού 10
Βασικές Έννοιες Κυκλοφοριακής Τεχνικής Ροή κορεσμού (s) ΡΕΥΜΑ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ Ο μέγιστος κυκλοφοριακός φόρτος που μπορεί να διέλθει από μία διατομή ή ομάδα λωρίδων που εξυπηρετούν από κοινού μια κατεύθυνση υπό τις επικρατούσες οδικές και κυκλοφοριακές συνθήκες (με την παραδοχή 100% χρησιμοποιούμενου χρόνου πράσινης ένδειξης) Ισοδυναμεί με το φόρτο που διέρχεται από την εξεταζόμενη διατομή ο οποίος προκύπτει από την ελάχιστη μέση τιμή του χρονικού διαχωρισμού σε συνθήκες κορεσμού. 11
Η έννοια του ρεύματος Η προσέγγιση για θέματα φωτεινής σηματοδότησης με βάση το HCM γίνεται σε επίπεδο ρεύματος κυκλοφορίας. Ένα ρεύμα κυκλοφορίας σε κόμβο με φωτεινή σηματοδότηση είναι: (α) μία λωρίδα κυκλοφορίας στην οποία πραγματοποιούνται κινήσεις διαφορετικές από ότι στις διπλανές λωρίδες ή (β) δύο ή περισσότερες λωρίδες κυκλοφορίας οι οποίες ελέγχονται από την ίδια ένδειξη του φωτεινού σηματοδότη και είναι τέτοιες ώστε μέρος των οχημάτων που εξυπηρετούνται από αυτές να μπορούν να επιλέξουν οποιαδήποτε από αυτές τις λωρίδες κυκλοφορίας για να πραγματοποιήσουν την κίνησή τους (καθώς το ρεύμα μπορεί να συμπεριφέρεται ως μία ουρά) και καμία από τις υπόλοιπες λωρίδες κυκλοφορίας. 12
Η έννοια του ρεύματος (A) (B) (Γ) 1 1 1 2 2 2 3 3 3 (Δ) (Ε) (ΣΤ) 1 1 1 2 2 2 3 3 3 (Α) 3 ρεύματα 1,2,3 (Β) 2 ρεύματα 1 και 2-3 (Γ) 2 ρεύματα 1-2 και 3 (Δ) 1 ρεύμα 1-2-3 (Ε) 2 ρεύματα 1 και 2-3 (ΣΤ) 1 ρεύμα 1-2-3 13
Ροή Κορεσμού Αστικών Κόμβων (με έλεγχο) Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι υπολογισμού της ροής κορεσμού. Η βρετανική μέθοδος, η μέθοδος των ΗΠΑ, η ελληνική μέθοδος κ.α. Η βασική υπόθεση για τη δημιουργία των τύπων που προσεγγίζουν τη ροή κορεσμού είναι ότι υπό ιδανικές συνθήκες η ροή κορεσμού έχει μία δεδομένη τιμή. Η ιδανική τιμή της ροής κορεσμού υπόκειται σε προσαρμογές, ώστε να ανταποκρίνεται στις πραγματικές συνθήκες που σχετίζονται με τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και τα χαρακτηριστικά της κυκλοφορίας, τα οποία παρεκκλίνουν από αυτά που ορίζουν οι ιδανικές συνθήκες στην κάθε μέθοδο. Οι τύποι αυτοί αποτελούν προσεγγίσεις καθώς δεν είναι δυνατό να εισαχθούν σε αυτούς όλες οι παράμετροι που επηρεάζουν τους χρονικούς διαχωρισμούς μεταξύ οχημάτων (δηλ. τη ροή κορεσμού). 14
Ροή Κορεσμού Αστικών Κόμβων (με έλεγχο) Προσδιορισμός ροής κορεσμού για ιδανικές συνθήκες. Τι σημαίνει απόκλιση από τις ιδανικές συνθήκες; Πως εφαρμόζεται; Τί μπορεί να δυσχεραίνει/εμποδίζει την κίνηση των οχημάτων; Είναι αυτό το μέγεθος μετρήσιμο; Είναι σημαντική η επιρροή του; Αποτελεί σύνηθες φαινόμενο; Παραδείγματα: Σε περιπτώσεις που ευνοείται η κίνηση της κυκλοφορίας τι συμβαίνει; 15
Ροή Κορεσμού Αστικών Κόμβων (με έλεγχο) Η ιδανική τιμή που προτείνεται από κανονισμούς των ΗΠΑ είναι 1900 ΜΕΑ/ώρα πράσινου για μία λωρίδα Στη Βρετανική μέθοδο η ιδανική τιμή είναι 2080 ΜΕΑ/ώρα πρασίνου Στην Ελλάδα μετρήσεις αναφέρουν τιμές κορεσμού της τάξης των 2100 ΜΕΑ/ώρα πρασίνου για μία λωρίδα, όμως η τιμή αυτή δεν έχει επικρατήσει στον προσδιορισμό της κυκλοφοριακής ικανότητας ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΤΙΣ ΜΟΝΑΔΕΣ 16
Ροή Κορεσμού Αστικών Κόμβων (με έλεγχο) Η ροή κορεσμού με βάση την Ελληνική μέθοδο για μία λωρίδα δίνεται από την σχέση (Golias and Yotis, 1991) s 177314.3G 72.7( WL 3.25) 11.5 f / r f / r r r l l G WL fr rr fl rl η κλίση πλάτος λωρίδας ποσοστό δεξιά στρεφόντων οχημάτων ακτίνα δεξιάς στροφής ποσοστό αριστερά στρεφόντων οχημάτων ακτίνα αριστερής στροφής 17
Ροή Κορεσμού Αστικών Κόμβων (με έλεγχο) Η ροή κορεσμού με βάση την Βρετανική μέθοδο για μία λωρίδα δίνεται από την σχέση (Kimber et al, 1986) 2080 140 G w s G n 42 100( 3.25) 11.5 f / r G G n w f r η κλίση (%) σε μήκος 60μ. από τη γραμμή στάσης συντελεστής κλίσης: 1 αν είναι ανωφέρεια, 0 αν είναι κατωφέρεια συντελεστής τοποθεσίας λωρίδας: 1 αν η λωρίδα είναι δίπλα σε νησίδα/πεζοδρόμιο, διαφορετικά 0 το πλάτος (μέτρα) το ποσοστό του φόρτου που στρίβει η ακτίνα στροφής (μέτρα) 18
Η ροή κορεσμού με βάση το HCM 2000 για ένα ρεύμα δίνεται από την σχέση s Ροή Κορεσμού Αστικών Κόμβων (με έλεγχο) s 0. N. f w. f HV. f g. f p. f bb. f a. f RT. f LT s 0 N f w f HV f g f p f bb f a f RT f LT ιδανική ροή κορεσμού (1900) αριθμός λωρίδων που εξυπηρετούν το συγκεκριμένο ρεύμα Συντελεστές προσαρμογής για πλάτος της λωρίδας παρουσία βαρέων οχημάτων κατά μήκος κλίση παρουσία σταθμευμένων οχημάτων στάση λεωφορείων τύπο περιοχής στρέφουσες κινήσεις δεξιά στρέφουσες κινήσεις αριστερά 19
Συντελεστής προσαρμογής λόγω πλάτους λωρίδας Για w <= 4.80 w 3.60 f w 1 Εάν w > 4.80 9.00 ανάλυση σαν 2 λωρίδες Συντελεστής προσαρμογής λόγω βαρέων οχημάτων 100 f HV 100 %HV π.χ. για 10% Β.Ο. f HV 100 100 10 20
Συντελεστής προσαρμογής κλίσης f g 1 % G 200-6% <= G <= +10% Για G εκτός αυτού του πεδίου τιμών ισχύουν οι οριακές τιμές Συντελεστής προσαρμογής λόγω στάθμευσης οχημάτων f p 1 0.1 18 3600 N N p Νp o αριθμός αναμενόμενων ελιγμών για στάθμευση την ώρα Ν o αριθμός των λωρίδων Όταν απαγορεύεται η στάθμευση f p = 1 21
Συντελεστής προσαρμογής λόγω στάσεων της δημόσιας συγκοινωνίας f bb 1 14.4 3600 N N B Νβ o αριθμός των στάσεων την ώρα Νβ > 250 f bb = 0.05 Συντελεστής προσαρμογής λόγω τύπου περιοχής f a = 0.90 Κεντρική εμπορική περιοχή = 1.00 άλλες περιοχές 22
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Δεξιές στροφές 1. Αποκλειστική λωρίδα δεξιάς στροφής προστατευόμενη φάση Προστατευόμενη φάση: δεν επιτρέπεται η ταυτόχρονη κίνηση κυκλοφοριακών ρευμάτων που διασταυρώνονται π.χ. δεν υπάρχει πράσινη ένδειξη πεζών που αναβοσβήνει f RT = 0.85 23
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Δεξιές στροφές 2. Αποκλειστική λωρίδα δεξιάς στροφής επιτρεπόμενη φάση Επιτρεπόμενη φάση: επιτρέπεται η ταυτόχρονη κίνηση κυκλοφοριακών ρευμάτων που διασταυρώνονται (πράσινη ένδειξη πεζών που αναβοσβήνει) F RT = 0.85 (ΠΕΖ/2100) ΠΕΖ = 0-1700 πεζοί ανά ώρα 24
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Δεξιές στροφές 3. Αποκλειστική λωρίδα δεξιάς στροφής προστατευόμενη και επιτρεπόμενη φάση F RT = 0.85 (ΠΕΖ/2100).(1-Ρ RTA ) Ρ RTA η αναλογία των δεξιών που χρησιμοποιεί την προστατευόμενη 25
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Δεξιές στροφές 4. Μοιραζόμενη λωρίδα δεξιάς στροφής προστατευόμενη φάση F RT = 1.00 Ρ RT.(0.15) Ρ RT η αναλογία των δεξιών στροφών στη μία λωρίδα 26
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Δεξιές στροφές 5. Μοιραζόμενη λωρίδα δεξιάς στροφής επιτρεπόμενη φάση F RT = 1.00 Ρ RT [0.15 + (ΠΕΖ/2100) ] Ρ RT η αναλογία των δεξιών στροφών στη μία λωρίδα 27
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Δεξιές στροφές 6. Μοιραζόμενη λωρίδα δεξιάς στροφής προστατευόμενη και επιτρεπόμενη φάση F RT = 1.00 Ρ RT [0.15 + (ΠΕΖ/2100) ](1-P RTA )] Ρ RT η αναλογία των δεξιών στροφών στη μία λωρίδα Ρ RTA η αναλογία των δεξιών που χρησιμοποιεί την προστατευόμενη 28
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Δεξιές στροφές 7. Πρόσβαση μίας λωρίδας F RT = 1.00 Ρ RT [0.135 + (ΠΕΖ/2100) ] Ρ RT η αναλογία των δεξιών στροφών στη μία λωρίδα 29
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Αριστερές στροφές 1. Αποκλειστική λωρίδα αριστερής στροφής προστατευόμενη φάση Προστατευόμενη φάση: δεν επιτρέπεται η ταυτόχρονη κίνηση κυκλοφοριακών ρευμάτων που διασταυρώνονται (δεν υπάρχει πράσινη ένδειξη πεζών που αναβοσβήνει) f LT = 0.95 30
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Αριστερές στροφές 2. Αποκλειστική λωρίδα αριστερής στροφής επιτρεπόμενη φάση 3. Αποκλειστική λωρίδα αριστερής στροφής προστατευόμενη και επιτρεπόμενη φάση Ειδικός υπολογισμός 31
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Αριστερές στροφές 4. Μοιραζόμενη λωρίδα αριστερής στροφής προστατευόμενη φάση f LT = 1.00 /(1.0 + 0.05 Ρ LT ) Ρ LT η αναλογία των αριστερών στροφών στη μία λωρίδα 32
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Αριστερές στροφές 5. Μοιραζόμενη λωρίδα αριστερής στροφής επιτρεπόμενη φάση Ειδικός υπολογισμός 33
Συντελεστής προσαρμογής λόγω δεξιά και αριστερά στρεφουσών κινήσεων Αριστερές στροφές 6. Μοιραζόμενη λωρίδα αριστερής στροφής προστατευόμενη και επιτρεπόμενη φάση F LT = (1400 Vo)/ [1400-Vo) + (235+0.435Vo).P LT ] Vo <= 1220 ΜΕΑ/ώρα F LT = 1/[ 1 + 4.525P LT ] Vo > 1220 ΜΕΑ/ωρα Ρ LT η αναλογία των αριστερών στροφών στη μία λωρίδα Vo ο φόρτος της αντίθετης κατεύθυνσης που τέμνεται με την αριστερή στροφή 34
Προσαρμογή κυκλοφοριακού φόρτου Πιθανές διακυμάνσεις στο φόρτο αιχμής v v / p, i i Ιδιαίτερη προσοχή όταν η αιχμή δεν εμφανίζεται ταυτόχρονα σε όλες τις λωρίδες 35
Προσαρμογή κυκλοφοριακού φόρτου v v * U ύ p, i Αναγωγή λόγω άνισης κατανομής του φόρτου στις λωρίδες: Η εξέταση γίνεται σε επίπεδο ρεύματος και όχι λωρίδας κυκλοφορίας ευθεία ΛΩΡΙΔΕΣ U ΕΥΘΕΙΑ ή και 1 1.00 μοιραζόμενη 2 1.05 Αποκλειστική Αριστερή 3 1.10 1 1.00 2 1.03 Αποκλειστική Δεξιά 1 1.00 2 1.13 36
Διασταύρωση Κινήσεων Διασταύρωση μεταξύ...? Τρόποι επίλυσης Κανόνες προτεραιότητας Σήμανση Ειδικές διαμορφώσεις κόμβων Ρύθμιση με τροχονόμο Φωτεινή σηματοδότηση 37
Φωτεινή Σηματοδότηση Προϋποθέσεις για φωτεινή σηματοδότηση Κυκλοφοριακός φόρτος Φόρτος πεζών Ειδικές περιπτώσεις (σχολική διάβαση, σιδηροδρομική διάβαση, προειδοποιητικοί) Οδική ασφάλεια 38
Φωτεινή Σηματοδότηση Τι συμβαίνει αν τοποθετηθεί Φ.Σ. σε σημείο που δεν είναι αναγκαίο Μεγάλες και αδικαιολόγητες καθυστερήσεις Αύξηση της μη συμμόρφωσης στις ενδείξεις του Φ.Σ. του κόμβου καθώς και κατάντι κόμβων Εκτροπή κυκλοφορίας από άλλες οδούς Αύξηση ατυχημάτων συγκεκριμένων κατηγοριών 39
Φωτεινή Σηματοδότηση Πλεονεκτήματα φωτεινής σηματοδότησης Βάζουν σε τάξη την κυκλοφορία Αυξάνουν την κυκλοφοριακή ικανότητα της διασταύρωσης Μειώνουν τη συχνότητα ορισμένων τύπων συγκρούσεων Διακόπτουν βαριά κυκλοφορία ανά διαστήματα έτσι ώστε να επιτρέψουν άλλη κυκλοφορία οχημάτων ή πεζών να διέλθει Στραγγαλισμός κινήσεων Προτεραιότητα σε ΜΜΜ ή άλλες ειδικές περιπτώσεις 40
Στρατηγικές Φωτεινής Σηματοδότησης Προγράμματα Φωτεινής Σηματοδότησης Σταθερού Χρόνου Επενεργούμενα από την κυκλοφορία Με βελτιστοποίηση Χωρίς βελτιστοποίηση Ιστορικά στοιχεία κυκλοφοριακού φόρτου Στοιχεία κυκλοφοριακού φόρτου σε πραγματικό χρόνο (on-line) 41
Προγράμματα Φωτεινής Σηματοδότησης Σταθερού χρόνου Βασίζεται σε ιστορικά στοιχεία κυκλοφοριακών φόρτων (από μετρήσεις). Το πρόγραμμα της σηματοδότησης δηλ. οι χρόνοι των διαφορετικών ενδείξεων και η διαδοχή τους επαναλαμβάνεται ανεξαρτήτως των μεταβολών στους κυκλοφοριακούς φόρτους και στρέφουσες κινήσεις. Μικρή μεταβλητότητα κυκλοφοριακών φόρτων. Συνήθως χρησιμοποιείται διαφορετικό πρόγραμμα για την πρωινή αιχμή, διαφορετικό για την απογευματινή αιχμή και διαφορετικό για τη περίοδο εκτός αιχμής. 42
Προγράμματα Φωτεινής Σηματοδότησης Εβδομαδιαίος Αυτόματος Εναλλαγή μεταξύ 4-6 προγραμμάτων φωτεινής σηματοδότησης 1 ο : είσοδος στην πόλη 2 ο : έξοδος από την πόλη 3 ο : ισορροπία 4 ο : νυχτερινό (μικρή περίοδος) 5 ο και 6 ο : μεγαλύτερης περιόδου για να ευνοηθεί η κύρια αρτηρία 43
Προγράμματα Φωτεινής Σηματοδότησης Σχήμα 1. Προγράμματα φωτεινής σηματοδότησης 44
Προγράμματα Φωτεινής Σηματοδότησης Επενεργούμενα από την κυκλοφορία Χρησιμοποιούνται όπου οι φόρτοι δεν είναι σταθεροί, καθώς και σε περιπτώσεις που η μεταβλητότητα των φόρτων δεν είναι ήδη γνωστή Χρησιμοποιούνται στις περιπτώσεις που παρουσιάζεται υψηλή μεταβλητότητα των κυκλοφοριακών φόρτων των επιμέρους κινήσεων Υπολογίζονται οι ελάχιστοι και μέγιστοι χρόνοι πράσινης ένδειξης. Μέγιστος χρόνος πρασίνου εκκένωση ουράς. Αλλάζουν την ένδειξη μόλις τα οχήματα αυτά εξυπηρετήθηκαν. Ζύγισμα κυκλοφοριακών φόρτων προσβάσεων. 45
Λογισμικά Φωτεινής Σηματοδότησης Στατικό ή δυναμικό χαρακτήρα Είτε για μεμονωμένο κόμβο είτε για δίκτυο Στηρίζονται σε κυκλοφοριακά δεδομένα Χρήση αλγορίθμου βάσει του στόχου όπως μεγιστοποίηση κυκλοφοριακής ικανότητας, ελαχιστοποίηση καθυστέρησης, εκκένωση ουρών κλπ ΤΙ ΠΑΕΙ ΝΑ ΠΕΙ ΑΥΤΟ;;;; Υπολογισμός όλων των παραμέτρων των προγραμμάτων φωτεινής σηματοδότησης Χαρακτηριστικά παραδείγματα: ΤRANSYT σταθερού χρόνου με ιστορικά στοιχεία και συντονισμό SCOOT επενεργούμενη με δυναμικά στοιχεία και συντονισμό SCATS επενεργούμενη με δυναμικά στοιχεία και συντονισμό UTOPIA επενεργούμενη με δυναμικά στοιχεία και συντονισμό MOVA επενεργούμενη με δυναμικά στοιχεία, μεμωνομένου κόμβου 46
Βασικές Έννοιες Φωτεινής Σηματοδότησης Διαχωρισμός σε Κίνηση Λωρίδα μία λωρίδα κυκλοφορίας ορίζεται χωρικά μπορεί να εξυπηρετεί μία ή περισσότερες κινήσεις Ρεύμα κυκλοφορίας μία λωρίδα ή μία ομάδα όμορων (διπλανών) λωρίδων που εξυπηρετούν συγκεκριμένη(ες) κίνηση(εις) η(οι) οποία(ες) όσον αφορά στα στάδια σηματοδότησης έχει(ουν) τις ίδιες ενδείξεις Φάση φωτεινής σηματοδότησης (phase) Ομάδα ενός ή περισσοτέρων ρευμάτων κυκλοφορίας τα οποία λαμβάνουν τις ίδιες ενδείξεις φωτεινού σηματοδότη (δηλ. ταυτόχρονα πράσινο ή κόκκινο) Στάδιο φωτεινής σηματοδότησης (stage) Ομάδα μίας ή περισσότερων φάσεων που λαμβάνουν πράσινη ένδειξη για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα 47
Φάσεις Σηματοδότησης Στάδιο: ένα τμήμα του κύκλου σηματοδότησης που κατανέμεται σε μια κίνηση κυκλοφορίας ή σε ένα συνδυασμό κινήσεων που έχουν το δικαίωμα (την αποκλειστική προτεραιότητα) να διέλθουν από τον κόμβο ταυτόχρονα. Ουσιαστικά το στάδιο καθορίζεται από τις εναλλαγές των ενδείξεων του φωτεινού σηματοδότη. Στάδιο 1 Στάδιο2 Στάδιο 1 Στάδιο 2 κατεύθυνση Α-Δ Σχήμα 2. Φάσεις σηματοδότησης κατεύθυνση Β-Ν 48
Βήματα Φωτεινής Σηματοδότησης Κατά την μελέτη σηματοδότησης αρχικά προσδιορίζουμε τις εχθρικές κινήσεις εχθρικές κινήσεις 49
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Αποδεκτό πρόγραμμα φωτεινής σηματοδότησης Στάδιο 1 Στάδιο 2 50
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Αποκλειστικές λωρίδες αριστερών στροφών 51
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Σηματοδότηση 4 σταδίων 1+5 Σχήμα 3. Πρόγραμμα φωτεινής σηματοδότησης 52
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Σηματοδότηση 2 σταδίων Οι φόρτοι στις ευθεία κινήσεις δεν είναι πολύ μεγάλοι και επιτρέπουν τις αριστερόστροφες κινήσεις και Οι φόρτοι στις αριστερόστροφες κινήσεις δεν είναι πολύ μεγάλοι και έτσι δεν αναπτύσσονται μεγάλες ουρές ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Δεν προτιμάται αυτή η μέθοδος και στα νέα σηματοδοτικά προγράμματα δεν εφαρμόζεται (εκτός εξαιρετικών περιπτώσεων) κατά συνέπεια δεν την επιτρέπουμε!!! 53 Σχήμα 4. Πρόγραμμα φωτεινής σηματοδότησης
Υψηλοί φόρτοι για τις ευθεία κινήσεις εξυπηρετούνται ταυτόχρονα Σηματοδότηση 4 σταδίων Υψηλός φόρτος αριστερών στροφών 1+5 Σχήμα 5. Σηματοδότηση 4 σταδίων 54
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Πρόωρη διακοπή: Για να διευκολυνθεί η εξυπηρέτηση μιας σημαντικής ροής οχημάτων που στρέφει αριστερά, ταυτόχρονα με τις αντίστοιχες κατευθείαν ροές, μπορεί να διακοπεί η αντίθετα κινούμενη ροή οχημάτων μερικά δευτερόλεπτα πριν από τη διακοπή της ροής των οχημάτων της ίδιας κατεύθυνσης με αυτά που στρέφουν αριστερά. Καθυστερημένη έναρξη: Μια εναλλακτική λύση, για να διευκολυνθεί η εξυπηρέτηση μιας σημαντικής ροής οχημάτων που στρέφουν αριστερά ταυτόχρονα με τις αντίστοιχες κατευθείαν ροές, είναι να καθυστερήσει η έναρξη της κίνησης της αντίθετα κινούμενης ροής οχημάτων μερικά δευτερόλεπτα. 55
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης πρόωρη διακοπή 2 Στάδιο 1 1 Στο 1 ο στάδιο η ένδειξη του Φ.Σ. στην πρόσβαση 2 αλλάζει από πράσινο σε κόκκινο πριν από την αλλαγή από πράσινο σε κόκκινο της πρόσβασης 1 ώστε να έχει πράσινο η αριστερή στροφή της πρόσβασης 1. Στάδιο 2 Στάδιο 3 56
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης καθυστερημένη έναρξη 2 Στάδιο 1 1 Στάδιο 2 Στο 1 ο στάδιο η ένδειξη του Φ.Σ. στην πρόσβαση 2 αλλάζει από κόκκινο σε πράσινο μετά από την αλλαγή από κόκκινο σε πράσινο της πρόσβασης 1 ώστε να έχει πράσινο η αριστερή στροφή της πρόσβασης 1. Στάδιο 3 57
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης 2 λωρίδες 2 λωρίδες 2 λωρίδες 2 λωρίδες 58
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Στάδιο 1 Στάδιο 2 Στάδιο 3 Στάδιο 4 59
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Στάδιο 1 Στάδιο 2 Στάδιο 3 Στάδιο 4 60
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Σχήμα 6. Πρόγραμμα φωτεινής σηματοδότησης 61
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Στάδιο 1 Στάδιο 2 62
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Σχήμα 7. Πρόγραμμα φωτεινής σηματοδότησης (κόμβος 4024) 63
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης 64
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Στάδιο 1 Στάδιο 2 Στάδιο 3 η δεξιά στροφή έχει αναλάμπουσα (πορτοκαλί) ένδειξη και η ένδειξη για τους αντίστοιχους πεζούς είναι πράσινη εδώ έχουμε το φαινόμενο της πρόωρης διακοπής 65
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Σχήμα 8. Πρόγραμμα φωτεινής σηματοδότησης 66
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης 67
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Στάδιο 1 Στάδιο 2 Στάδιο 3 η δεξιά στροφή έχει αναλάμπουσα (πορτοκαλί) ένδειξη και η ένδειξη για τους αντίστοιχους πεζούς είναι πράσινη 68
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Σχήμα 9. Πρόγραμμα φωτεινής σηματοδότησης (κόμβος 3003) 69
Πρόγραμμα Φωτεινής Σηματοδότησης Μεθοδολογία Υπολογισμού Μεμονωμένος κόμβος Αποτύπωση κινήσεων Αποτύπωση κυκλοφοριακής ζήτησης Καθορισμός επιτρεπόμενων κινήσεων Καθορισμός κινήσεων στις λωρίδες (αν δεν είναι ήδη καθορισμένες) και καθορισμός ρευμάτων Καθορισμός φάσεων/σταδίων Υπολογισμός ροής κορεσμού Υπολογισμός απολυμένων χρόνων Καθορισμός διαδοχής σταδίων Υπολογισμός βέλτιστης διάρκειας κύκλου C 0 και τελικής διάρκειας κύκλου C Κατανομή του ενεργού πρασίνου και του χρόνου πρασίνου στα επιμέρους ρεύματα 70
Ροή κορεσμού 100% πράσινο Κυκλοφοριακή ικανότητα επικρατούσες συνθήκες <100% πράσινο ci si. gi C 71
Cool Traffic Lights! Τι προβλήματα μπορεί να προκύψουν; Σχήμα 10. Cool traffic lights 72
Κύκλος ή περίοδος Σηματοδότησης Κύκλος ή περίοδος Σηματοδότησης: ο χρόνος που απαιτείται για μια πλήρη διαδοχή των ενδείξεων του σηματοδότη, δηλ. ο χρόνος από την αρχή του πράσινου, κίτρινο, κόκκινο, μέχρι την έναρξη της επόμενης πράσινης ένδειξης. κατεύθυνση Α-Δ κατεύθυνση Β-Ν Κύκλος ή περίοδος, C 73
Κύκλος ή περίοδος Σηματοδότησης Βέλτιστη διάρκεια κύκλου: Ο μικρότερος κύκλος που μπορεί να εξυπηρετήσει τη ζήτηση και να έχει σαν αποτέλεσμα τη χαμηλότερη μέση καθυστέρηση Τυπικό εύρος τιμών: 45-120 δευτερόλεπτα Καθυστέρηση. 74
Η Πράσινη ένδειξη Ο χρόνος πράσινης ένδειξης ενός σηματοδότη που ρυθμίζει ένα ή περισσότερα κυκλοφοριακά ρεύματα, μπορεί να υπολογιστεί με διάφορους τρόπους ανάλογα με τον αριθμό των οχημάτων που πρόκειται να εξυπηρετήσει και το επιθυμητό επίπεδο εξυπηρέτησης. Διάφορες μελέτες έδειξαν ότι η Καθυστέρηση Εκκίνησης, κυμαίνεται γύρω στα 2.5 δλ., ενώ ο χρονικός διαχωρισμός μεταξύ οχημάτων κυμαίνεται γύρω στα 2.0 δλ. (1800ΜΕΑ/ώρα πρασίνου). Το ελάχιστο χρονικό διάστημα πράσινης ένδειξης μιας όψης σηματοδότηση λαμβάνεται ίσο τουλάχιστον με 5 δλ. για τους πεζούς και 7 δλ. για τα οχήματα. 75
Η Κίτρινη ένδειξη Η κίτρινη ένδειξη χρησιμοποιείται πριν την κόκκινη ένδειξη με σκοπό να ειδοποιήσει τους οδηγούς που πλησιάζουν στον κόμβο ότι η πράσινη ένδειξη λήγει, έτσι ώστε να σταματήσουν ομαλά Να επιτρέψει στα οχήματα να απομακρυνθούν από την περιοχή των πιθανών συγκρούσεων πριν κινηθούν τα ρεύματα οχημάτων ή πεζών του επόμενου σταδίου (βλέπε και «ενδιάμεσο χρόνο»). Με βάση τις μέσες τιμές χρόνων αντίληψης και αντίδρασης οδηγών και επιβραδύνσης οχημάτων, προκύπτει ότι η χρονική διάρκεια της κίτρινης ένδειξης θα πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 3 και 5 δλ. Συνήθως χρησιμοποιούνται οι παρακάτω τιμές Για ταχύτητα μέχρι 50 χλμ/ώρα 3 δλ Για ταχύτητα μέχρι 60 χλμ/ώρα 4 δλ Για ταχύτητα μέχρι 70 χλμ/ώρα 5 δλ 76
Απολυμμένος χρόνος και Ενεργός χρόνος πρασίνου Οχήματα αργούν να ξεκινήσουν Σταματούν στο κίτρινο πριν ανάψει το κόκκινο (ή φεύγουν μετά) Κοινή κόκκινη ένδειξη Απολυμμένος χρόνος είναι ο χρόνος ενός σταδίου που καταναλώνεται στις εκκινήσεις των οχημάτων, την εκκένωση του κόμβου από τα οχήματα και σε τυχόν περιόδους καθολικής κόκκινης ένδειξης. Ενεργός χρόνος πρασίνου είναι ο χρόνος που προκύπτει αν αφαιρεθεί από την περίοδο ο απολυμμένος χρόνος. Είναι ο χρόνος που χρησιμοποιείται για την κίνηση των οχημάτων. Υποδιαιρείται στις διάφορες φάσεις για την εξυπηρέτηση των αντίστοιχων κινήσεων. 77
Ενδιάμεσος Χρόνος (μεταξύ πράσινων ενδείξεων) Κοινό Κόκκινο Η χρονική περίοδος μεταξύ του τέλους της πράσινης ένδειξης, του σταδίου που τερματίζεται και της αρχής της πράσινης ένδειξης του σταδίου που αρχίζει. Κατ ελάχιστο είναι ίσος με τη διάρκεια της κίτρινης ένδειξης. Ένας οδηγός που διέρχεται με κίτρινη ένδειξη συνήθως δεν προλαβαίνει να εκκενώσει τον κόμβο στην διάρκεια του κίτρινου. Για την ασφαλή διέλευση του απαιτείται η ταυτόχρονη απαγορευτική ένδειξη της δικής του σταδίου και της επόμενης, που ισοδυναμεί με κοινό κόκκινο όλων των φάσεων. Ο υπολογισμός του κοινού κόκκινου στηρίζεται στην αρχή ότι το τελευταίο όχημα που εκκενώνει τον κόμβο να μην συγκρουστεί με το πρώτο όχημα του επόμενου σταδίου που εισέρχεται στον κόμβο. 78
Θεωρούμε οτι Τη χρονική στιγμή στην πρόσβαση 1 t o ανάβει το κόκκινο Μετά από πόση ώρα θα πρέπει να ανάψει πράσινο στην πρόσβαση 2 έτσι ώστε να μην συγκρουσθούν 1 το τελευταίο όχημα που περνάει από την πρόσβαση 1 με το πρώτο όχημα που περνάει από την πρόσβαση 2; 2 Η ταχύτητα εκκένωσης = 11μ/δλ Η ταχύτητα εκκίνησης = 7 μ/δλ 79
Εξετάζουμε το τελευταίο όχημα Θα έχει φθάσει στο σημείο πιθανής σύγκρουσης την χρονική στιγμή S τελ t t t 0 t 0 S 11 S 7 1 2 S πρωτ Αν t τελ < t πρωτ δεν έχουμε σύγκρουση t t τελ > t πρωτ τότε το πράσινο στην πρόσβαση 2 θα Αν πρέπει να ανάψει μετά από χρόνο R έτσι ώστε 0 S 11 t 0 R S 7 R S 11 S 7 80
Θα πρέπει να λάβουμε υπόψη και τον χρόνο που απαιτείται για να διέλθει το τελευταίο όχημα από το σημείο σύγκρουσης t t 0 S 11 K 1 S τελ t t 0 S 7 2 S πρωτ t 0 S 11 K t 0 R S 7 R S 11 S 7 K R S 11 S 7 K Συνήθης τιμή Κ = 1 δλ 81
Χρόνος κοινής κόκκινης ένδειξης Υπολογισμός ακολουθεί τα ακόλουθα στάδια 1) Προσδιορίζονται ποιες είναι οι δυσμενέστερες διαδρομές στις γειτονικές φάσεις, δηλ. αυτές που τα μήκη διαδρομής ως το σημείο σύγκρουσης είναι τα μεγαλύτερα. Τα μήκη υπολογίζονται από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του κόμβου. α 1Δ 1Ε 2Ε 2Α α α 3Ε α 82
Χρόνος κοινής κόκκινης ένδειξης 2) Υπολογίζονται οι χρόνοι διαδρομής του τελευταίου οχήματος του πρώτου σταδίου και του πρώτου οχήματος του δεύτερου σταδίου. Οι ταχύτητες των οχημάτων σε αστικούς κόμβους στην Ελλάδα είναι: ταχύτητα εκκένωσης οχημάτων : ταχύτητα εκκίνησης οχημάτων: ταχύτητα εκκίνησης ποδηλάτων: ταχύτητα εκκίνησης πεζών: 11 μ/δλ (40χλμ/ώρα) 7 μ/δλ (25χλμ/ώρα) 5 μ/δλ (18χλμ/ώρα) 1.2 μ/δλ ο χρόνος για να διέλθει το σημείο σύγκρουσης το τελευταίο όχημα του Α σταδίου είναι t S 11 K Κ είναι ο χρόνος για την ασφαλή διέλευση διαμέσου της πιθανής περιοχής σύγκρουσης συνήθως 1 δλ ο χρόνος του πρώτου οχήματος του επόμενου σταδίου για να προσεγγίσει την περιοχή πιθανής σύγκρουσης t S 7 83
Χρόνος κοινής κόκκινης ένδειξης 2) Ο χρόνος κοινού κόκκινου υπολογίζεται από την σχέση: αν θεωρηθεί ότι όλος ο χρόνος κίτρινου χρησιμοποιείται σαν πράσινο R i t t 84
Χρόνος κοινής κόκκινης ένδειξης Στάδιο Α Κοινή κόκκινη ένδειξη Κοινή κόκκινη ένδειξη G C Στάδιο Β 85
Ρυθμός εκκένωσης της ουράς στην περίοδο του πράσινου και σε συνθήκες πλήρους κορεσμού Ροή κορεσμού, Ενεργό πράσινο και απολυμμένος χρόνος Φόρτος s Χαμένος χρόνος (t 1 ) Ροή κορεσμού Συνολικός χαμένος χρόνος t, που οφείλεται σε οχήματα τα οποία: Αργούν να ξεκινήσουν (t 1 ) Σταματούν πριν την κόκκινη ένδειξη (t 2 ) Χρόνος Ενεργό πράσινο (g) Χαμένος χρόνος (t 2 ) Πράσινο (G) Συνολικός χαμένος χρόνος t = t 1 + t 2 Πράσινο + Κίτρινο = Ενεργό Πράσινο (g) + Συνολικός χαμένος χρόνος (t Α ) Ενεργό Πράσινο (g) Ροή Κορεσμού (s) = Συνολικός αριθμός οχημάτων που εκκενώνουν το κόμβο κατά την διάρκεια του πράσινου 86
Ροή κορεσμού, Ενεργό πράσινο και απολυμμένος χρόνος Φόρτος s Ροή κορεσμού Συνολικός χαμένος χρόνος t, που οφείλεται σε οχήματα τα οποία: Ρυθμός εκκένωσης της ουράς στην περίοδο του πράσινου και σε συνθήκες πλήρους κορεσμού Χαμένος χρόνος (t 1 ) Ενεργό πράσινο (g) Ξεκινούν πριν την πράσινη ένδειξη (t 1 ) Σταματούν πριν την κόκκινη ένδειξη (t 2 ) Χρόνος Χαμένος χρόνος (t 2 ) Πράσινο (G) Χαμένος χρόνος t 1 με αρνητικό πρόσημο!!! Άρα κερδισμένος χρόνος 87
Ροή κορεσμού, Ενεργό πράσινο και απολυμμένος χρόνος Φόρτος Ρυθμός εκκένωσης της ουράς στην περίοδο του πράσινου και σε συνθήκες πλήρους κορεσμού s Χαμένος χρόνος (t 1 ) Ροή κορεσμού Συνολικός χαμένος χρόνος t, που οφείλεται σε οχήματα τα οποία: Αργούν να ξεκινήσουν (t 1 ) Σταματούν μετά την κόκκινη ένδειξη (t 2 ) Χρόνος Ενεργό πράσινο (g) Χαμένος χρόνος (t 2 ) Πράσινο (G) Χαμένος χρόνος t 2 με αρνητικό πρόσημο!!! Άρα κερδισμένος χρόνος 88
Συνολικός απολυμένος χρόνος Ο συνολικός απολυμένος χρόνος σε κάθε κύκλο (για όλα τα στάδια) όταν το σύνολο του χρόνου της κίτρινης ένδειξης χρησιμοποιείται για διέλευση, δίνεται από την σχέση: L i t R t ( t, i t, A, i i A, i i i i i ) Απολυμένος χρόνος στην αρχή και το τέλος της πράσινης ένδειξης Κοινό κόκκινο 89
Διάρκεια της περιόδου Η βέλτιστη διάρκεια της περιόδου ή κύκλου, που δίνει τις ελάχιστες δυνατές καθυστερήσεις, άρα και τις υψηλότερες στάθμες εξυπηρέτησης υπολογίσθηκε από τον Webster και δίνεται από την σχέση: έ ύ: C o 1,5L 5 v i 1 s i i Οι καθυστερήσεις δεν υπερβαίνουν το 20% αυτών που παράγει η βέλτιστη περίοδος, όταν η περίοδος που επιλέγεται κυμαίνεται: 0,75. C C 1,5. o C o το συμπέρασμα είναι χρήσιμο για την περίπτωση συντονισμού του κόμβου με άλλους γειτονικούς, και επειδή στο συντονισμό επιλέγεται για όλους τους κόμβους κοινή περιοδος 90
Διάρκεια της περιόδου έ ύ: C o 1,5L 5 v i 1 s i i i v s i i όπου i τα στάδια του κύκλου (πχ 3 στάδια i=1,2,3) v s i i το πηλίκο που αφορά στο δυσμενέστερο ρεύμα του σταδίου i 91
Διάρκεια της περιόδου C o 1,5 L 5 vi 1 s i i το άθροισμα i v s i i δεν μπορεί να έχει τιμή > 1 ΓΙΑΤΙ; ΤΙ ΣΥΜΒΑΙΝΕΙ ΣΕ ΑΥΤΗ ΤΗΝ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ; ΤΙ ΜΠΟΡΟΥΜΕ ΝΑ ΚΑΝΟΥΜΕ; 92
Κατανομή χρόνων πρασίνου στις φάσεις Ο συνολικός χρόνος του «ενεργού» διαθέσιμου πράσινου κατανέμεται στα στάδια ανάλογα με το λόγο του φόρτου προς την ικανότητα του δυσμενέστερου ρεύματος σε κάθε στάδιο προς το άθροισμα των αντιστοίχων λόγων των σταδίων του κόμβου:.( L) C s v s v g s v s v g g i i i i i i i i i i i i 93
Παράδειγμα σε κόμβο με 4 κινήσεις Στάδιο Α g A v, s 2 2 v, s 1 1 v 4, s 4 v 2, s 2 Στάδιο Β v 4, s 4 v 1, s 1 g B v 3, s 3 Για κάθε στάδιο προσδιορίζεται η δυσμενέστερη / κρίσιμη κίνηση v 3, s 3 v ά : max s v ά B : max s 1, 1 3, 3 v s v s 2 2 4 4 Ο χρόνος πρασίνου υπολογίζεται με βάση τις κρίσιμες κινήσεις κάθε σταδίου 94
g g A j vi si v s j j i Δυσμενέστερη/κρίσιμη πρόσβαση, στο στάδιο Α Δυσμενέστερη/κρίσιμη πρόσβαση, για κάθε στάδιο j g ( C L) Ενεργό πράσινο κύκλος Συνολικός χαμένος χρόνος στον κύκλο 95
Χρόνος πράσινης ένδειξης To ενεργό πράσινο g i, διαρκεί: g i Gi Ya, i t A, i Όπου g i G i ο χρόνος ενεργού πρασίνου, ο χρόνος πρασίνου στο πρόγραμμα σηματοδότησης Y α,i o χρόνος του κίτρινου (o οποίος θεωρείται ότι μπορεί να λειτουργεί ως πράσινο) και t A,i o απολυμένος χρόνος πρασίνου Ο χρόνος πρασίνου, G i, σε κάθε στάδιο, που θα δίνεται από το σηματοδοτικό πρόγραμμα υπολογίζεται από την σχέση : G i gi Ya, i t A, i 96
Διάγραμμα ενδείξεων φωτεινής σηματοδότησης G Α 3 G Α Στάδιο Α Κοινή κόκκινη ένδειξη Κοινή κόκκινη ένδειξη G Β 3 Στάδιο Β C Κοινή κόκκινη ένδειξη για την διαδοχή πράσινης ένδειξης Α -> Β Κοινή κόκκινη ένδειξη για την διαδοχή πράσινης ένδειξης Β -> Α 97
Κυκλοφοριακή Ικανότητα Σηματοδοτούμενων κόμβων 98
Κυκλοφοριακή Ικανότητα Σηματοδοτούμενων κόμβων Η κυκλοφοριακή ικανότητα των σηματοδοτούμενων κόμβων επηρεάζεται από τη ροή κορεσμού δηλαδή από χαρακτηριστικά του κόμβου, τον χρόνο που κατανέμεται σε κάθε κατεύθυνση, κατά την διάρκεια του οποίου επιτρέπεται η κυκλοφορία στην συγκεκριμένη κατεύθυνση Αυτός ο χρόνος στηρίζεται στην λειτουργία της σηματοδότησης που αποτελεί μια ρύθμιση που κατανέμει χρόνους πράσινου και κόκκινου στις διάφορες κατευθύνσεις. 99
Κυκλοφοριακή Ικανότητα Σηματοδοτούμενων κόμβων Η κυκλοφοριακή ικανότητα μιας πρόσβασης ή ομάδας λωρίδων του κόμβου είναι: Όπου s i g i C ci si. gi C η ροή κορεσμού (ΜΕΑ /ώρα πρασίνου) o χρόνος του ενεργού πράσινου (δλ) η διάρκεια του κύκλου της φωτεινής σηματοδότησης (δλ) Στην πραγματικότητα όμως ο φόρτος που διέρχεται από την πρόσβαση ενός κόμβου επηρεάζεται από τις κυκλοφοριακές συνθήκες του κατάντη συνδέσμου... 100
ci si. gi C v i s i 1800MEA / ί Χρόνος ενεργού πράσινου, g i = 25 δλ Κύκλος ή περίοδος, C = 50 δλ Κυκλοφοριακή ικανότητα της πρόσβασης i 25 1800. 900 50 MEA/ώρα 101
Κυκλοφοριακή Ικανότητα Στάθμες Εξυπηρέτησης Η στάθμη εξυπηρέτησης είναι ένα ποιοτικό μέγεθος που περιγράφει τις συνθήκες/επίπεδο λειτουργίας (μέσα σε ένα κυκλοφοριακό ρεύμα), όσον αφορά μεγέθη όπως η ταχύτητα και ο χρόνος διαδρομής, η ελευθερία ελιγμών, οι διακοπές της κυκλοφοριακής ροής, η ασφάλεια και η άνεση. Έξι στάθμες εξυπηρέτησης έχουν ορισθεί ώστε να διακρίνουν τις λειτουργικές απαιτήσεις Οι τέσσερις, Α, B, C, D αφορούν την περιοχή πριν από την χωρητικότητα, η πέμπτη (στάθμη E) αφορά την χωρητικότητα και η έκτη την συμφορημένη περιοχή (στάθμη F). 102
Αξιολόγηση προγράμματος φωτεινής σηματοδότησης Η στάθμη εξυπηρέτησης ορίζεται με βάση τον μέσο χρόνο αναμονής των οχημάτων Στάθμη εξυπηρέτησης μέση αναμονή ανά όχημα (δλ) A d 5.0 B 5.0 < d 15.0 C 15.0 < d 25.0 D 25.0 < d 40.0 E 40.0 < d 60.0 F 60.0 < d 103
Αξιολόγηση προγράμματος φωτεινής σηματοδότησης Η στάθμη εξυπηρέτησης δεν συσχετίζεται άμεσα από τη ροή κορεσμού (όπως στα οδικά τμήματα) Είναι δυνατόν μια κίνηση να λειτουργεί με μεγάλες καθυστερήσεις, αλλά ο φόρτος να είναι σημαντικά μικρότερος της ροής κορεσμού. Αυτό συμβαίνει όταν: - ο κύκλος είναι αρκετά μεγάλος - η διάρκεια του κόκκινου στο συγκεκριμένο στάδιο είναι αρκετά μεγάλη - ο συντονισμός με ανάντη σηματοδότες είναι περιορισμένος 104
Μέση καθυστέρηση Ως καθυστέρηση ορίζεται η διαφορά του πραγματικού χρόνου διάνυσης ενός οδικού τμήματος με τον χρόνο διάνυσης του ίδιου οδικού τμήματος εάν εξέλειπε ο λόγος που συμβάλει στη μη απρόσκοπτη κίνηση ενός οχήματος Υπάρχουν πολλές επιμέρους καθυστερήσεις, εξαιτίας διαφόρων αιτιών που συμβάλουν στη μη απρόσκοπτη κίνηση ενός οχήματος: - καθυστέρηση λόγω γεωμετρίας - καθυστέρηση λόγω κίνησης άλλων οχημάτων - καθυστέρηση λόγω ύπαρξης φωτεινού σηματοδότη - καθυστέρηση λόγω στάσης (επιβράδυνση, επιτάχυνση) Ως μέση καθυστέρηση ορίζεται ο αριθμητικός μέσος της καθυστέρησης των οχημάτων που βρίσκονται στο υπό-εξέταση σύστημα 105
Μέση καθυστέρηση Δύο κατηγορίες τρόπων υπολογισμού: - σταθερών συνθηκών (steady-state) (ακατάλληλος για περιπτώσεις κορεσμού) - δυναμικός Βασικές σχέσεις υπολογισμού μέσης καθυστέρησης Σταθερών συνθηκών : Webster (1958) Δυναμικός: Australian method (1990) Highway Capacity Manual (2000) Kimber & Hollis (1979) 106
Υπολογισμός μέσης αναμονής HCM 2000 107 d d. DF d 1 2 d = Μέση αναμονή (δλ/οχημα) d 1 0,38. C. 1 1 X min g C g. C 2 d 1 : oμοιόμορφη αναμονή αν θεωρούσαμε ότι όλα τα οχήματα φθάνουν ομοιόμορφα (δλ/όχημα) d 2 : προσαύξηση λόγω τυχαίων αφίξεων d 2 173. X 2. ( X 1) X 1 2 m. X C
Παράμετροι που χρησιμοποιούνται στον υπολογισμού του χρόνου αναμονής X X όπου c s. v c g C 2 2 d 173. X. ( X 1) X 1 m. X 2 C για την ομάδα λωρίδων που αναλύουμε v : o κυκλοφοριακός φόρτος (ΜΕΑ/ωρα) c : η κυκλοφοριακή ικανότητα (ΜΕΑ/ωρα) s : η ροή κορεσμού για την ομάδα λωρίδων g : ο ενεργός χρόνος πρασίνου για την ομάδα λωρίδων C : ο χρόνος του κύκλου 108
Παράμετροι που χρησιμοποιούνται στον υπολογισμού του χρόνου αναμονής X min Χ min : η ελάχιστη τιμή μεταξύ του Χ και της τιμής 1,0 C C : ο χρόνος του κύκλου g g : ο ενεργός χρόνος πρασίνου για την ομάδα λωρίδων 109
Παράμετροι που χρησιμοποιούνται στον υπολογισμού του χρόνου αναμονής m m : συντελεστής προσαρμογής λόγω τύπου αφίξεων Τύπος αφίξεων 1 άφιξη 80% του φόρτου υπό μορφή φάλαγγας στην έναρξη της κόκκινης ένδειξης 2 άφιξη 40% - 80% του φόρτου σε πυκνή φάλαγγα στο μέσο της κόκκινης ένδειξης ή μικρότερες διάσπαρτες φάλαγγες καθ όλη την διάρκεια της κόκκινης ένδείξης 3 πλήρως τυχαίες αφίξεις, ώστε η κύρια φάλαγγα περιλαμβάνει λιγότερο από 40% του φόρτου 4 άφιξη 40% - 80% του φόρτου σε πυκνή φάλαγγα στο μέσο της πράσινης ένδειξης ή μικρότερες διάσπαρτες φάλαγγες καθ όλη την διάρκεια της πράσινης ένδείξης 5 άφιξη 80% του φόρτου υπό μορφή φάλαγγας στην έναρξη της πράσινης ένδειξης 6 άφιξη όλων των οχημάτων με οργανωμένο τρόπο κατά την διάρκεια της πράσινης ένδειξης m 8 12 16 12 8 4 110
Παράμετροι που χρησιμοποιούνται στον υπολογισμού του χρόνου αναμονής DF DF : συντελεστής προσαρμογής λόγω συντονισμού ή τύπου κυκλοφοριακού ελέγχου Τύπος σηματοδότησης Μη συντονισμένος κόμβος Σταθερού χρόνου 1.00 Συντονισμένος κόμβος Επενεργούμενη (χωρίς βελτιστοποίηση) Επενεργούμενη ομάδα λωρίδων 0.85 1.0 Μη-επενεργούμενη ομάδα λωρίδων 0.85 Επενεργούμενη ( 1 R g / C) f /(1 gc) (με βελτιστοποίηση) 0.85 1.0 p ( 1 R g / C) f /(1 gc) p p p 111
Τιμές συντελεστών f p και R p που χρησιμοποιούνται στον υπολογισμού του DF στην περίπτωση συντονισμένου κόμβου Τύπος αφίξεων f p R p 1 άφιξη 80% του φόρτου υπό μορφή φάλαγγας στην έναρξη της κόκκινης ένδειξης 2 άφιξη 40% - 80% του φόρτου σε πυκνή φάλαγγα στο μέσο της κόκκινης ένδειξης ή μικρότερες διάσπαρτες φάλαγγες καθ όλη την διάρκεια της κόκκινης ένδείξης 3 Πλήρως τυχαίες αφίξεις, ώστε η κύρια φάλαγγα περιλαμβάνει λιγότερο από 40% του φόρτου 4 άφιξη 40% - 80% του φόρτου σε πυκνή φάλαγγα στο μέσο της πράσινης ένδειξης ή μικρότερες διάσπαρτες φάλαγγες καθ όλη την διάρκεια της πράσινης ένδείξης 5 άφιξη 80% του φόρτου υπό μορφή φάλαγγας στην έναρξη της πράσινης ένδειξης 6 άφιξη όλων των οχημάτων με οργανωμένο τρόπο κατά την διάρκεια της πράσινης ένδειξης 1.00 0.333 0.93 0.667 1.00 1.000 1.15 1.333 1.00 1.667 1.00 2.000 112
Μέση αναμονή πρόσβασης Μέση αναμονή της πρόσβασης Κ d K j d j j v. v j j η σταθμισμένη μέση αναμονή των κινήσεων της d 2 πρόσβασης Κ d 1 d3 113
Μέση αναμονή κόμβου Μέση αναμονή του κόμβου d S K d K K v. v K K d Κ2 η σταθμισμένη μέση αναμονή όλων των πρόσβασεων Κ d Κ1 114
Μήκος Ουράς Αναμονής Το μέσο μήκος της ουράς αναμονής δίνεται από την σχέση N max v i ( C 2 g i ) v d i, v i ( C g i ) Όπου d η μέση καθυστέρηση ανά όχημα ( ο υπολογισμός παρουσιάσθηκε παραπάνω) Το μέσο μήκος αναμονής (ή ένα δυσμενέστερο π.χ. αυτό που προκύπτει στις 95% των περιπτώσεων) χρησιμεύει για να προσδιοριστούν τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των λωρίδων αναμονής των αριστερών ή δεξιών στροφών στους κόμβους. Ο προσδιορισμός του δυσμενέστερου μήκους πρέπει να πραγματοποιηθεί με χρήση μεθόδων στοχαστικού λογισμικού 115
Πιθανότητα Αναμονής Το ποσοστό των οχημάτων τα οποία υποχρεώνονται να σταματήσουν ως προς τον συνολικό αριθμό οχημάτων που διέρχονται από μια πρόσβαση υπολογίζεται με εφαρμογή της σχέσης i i i i i i s v C g C s v C d g C W 1, 1 2 ) ( max 116
Παράδειγμα Σηματοδότησης Σε ισόπεδο κόμβο οι ροές κορεσμού σε κλάδο είναι S = 1600 ΜΕΑ/ώρα πρασίνου για κάθε κατεύθυνση (Β Ν, Ν Β, Α Δ, Δ Α) Ζητείται το πρόγραμμα σηματοδότησης 2 φάσεων, όταν δίνονται: - ο συνολικός χρόνος κοινής κόκκινης ένδειξης = 6 δλ/περίοδο - απολυμένος χρόνος = 2 δλ/στάδιο - Φόρτοι προς κάθε κατεύθυνση v B = v N = 600 ΜΕΑ/ώρα,v Δ = 400 ΜΕΑ/ώρα, v Α = 300MEA/ώρα 117
Παράδειγμα Σηματοδότησης v v 600 οχ/ώρα, v 400 οχ/ώρα, v 300 οχ/ώρα v s Β Ν v s Ν Ν 600 1600 3 8, v s 400 1600 2 8, v s A A 300 1600 3 16 ΦΑΣΗ 1 : η ροή Β Ν και Ν Β ΦΑΣΗ 2 : η ροή Α Δ και Δ Α 600 400 300 600 118
16 3 1600 300, 8 2 1600 400, 8 3 1600 600 s v s v Ν Ν Ν Β A A s v s v 53 δλ. 8 5 1 5 10 1 5 10 6 2 2. c L o Παράδειγμα Σηματοδότησης i i i s v s v 8 5 8 2 8 3 16 3, 8 2 max, 8 3 s v 2 2 1 1 ΣΤΑΔΙΟ 1 : η ροή Β Ν και Ν Β ΣΤΑΔΙΟ 2 : η ροή Α Δ και Δ Α Άρα χρησιμοποιούμε περίοδο C = 60δλ 119
Παράδειγμα Σηματοδότησης / 8 5/ 8 3 Υπολογισμός ενεργού πρασίνου 3 g (60 10) 30 δλ. g 5 2 5 (60 10) 20 δλ. Υπολογισμός πράσινης ένδειξης: G i gi Ya, i ta, i G 29 δλ. G 19 δλ. 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Στάδιο Β-Ν Στάδιο Α-Δ Κοινή κόκκινη ένδειξη 120
Συντονισμένη σηματοδότηση Συντονισμός σηματοδότησης είναι απαραίτητος σε αστικές περιοχές που υπάρχουν κόμβοι σε μικρή απόσταση μεταξύ τους Οι κυκλοφοριακές συνθήκες του ενός κόμβου επηρεάζουν τους υπόλοιπους Χρειάζεται σε περιπτώσεις που οι κόμβοι απέχουν έως 800 μ. 121
Συντονισμένη σηματοδότηση Σε ένα σύστημα συντονισμένης σηματοδότησης: Επιβάλλεται μια ταχύτητα συντονισμού που εξασφαλίζει ότι τα οχήματα κινούνται σε πράσινο κύμα (αλλεπάλληλες πράσινες ενδείξεις) Ταχύτητα συντονισμού : η ταχύτητα που αναπτύσσουν τα οχήματα χωρίς να διακόπτεται η κίνηση τους Απαιτείται κοινή περίοδος σηματοδότησης ή περίοδος διπλάσιας ή μισής χρονικής διάρκειας 122
χρόνος κύκλος Κυκλοφ. ροή 123
Κυκλοφ. ροή
Ταινία πράσινου κύματος Κυκλοφ. ροή 1
offset Offset ή Χρονική απόκλιση αρχής πρασίνου από κόμβο σε κόμβο Κυκλοφ. ροή
Offset _ 1 D1 V g Κυκλοφ. ροή D1 127
Στάδια μελέτης συντονισμού 1. Υπολογισμός κοινής περιόδου (κύκλου) Υπολογίζεται η περίοδος για κάθε κόμβο Ο κόμβος με τη μεγαλύτερη κυκλοφοριακή επιβάρυνση θα έχει τη μεγαλύτερη περίοδο Χρησιμοποιούμε αρχικά αυτή την περίοδο και ελέγχουμε αν για κάθε κόμβο ισχύει το κριτήριο 0.75C C C 1. 5 0 0 Αν όχι, αλλάζουμε την διαδοχή σταδίων, το C, απορρίπτουμε ρεύματα που προσθέτουν στάδια, τροποποιούμε τη γεωμετρία, μέχρι να βρεθεί συμβατή λύση 128
Στάδια μελέτης συντονισμού 2. Σύνταξη διαγράμματος χρόνου - αποστάσεων Με βάση αποστάσεις και ταχύτητα συντονισμού υπολογίζεται η χρονική απόκλιση (offset) αρχής πρασίνου από κόμβο σε κόμβο Διαδοχικές προσεγγίσεις έτσι ώστε να προκύπτει ικανοποιητική ταχύτητα συντονισμού με την μέγιστη δυνατή ταινία πράσινου κύματος 129
Στάδια μελέτης συντονισμού 3. Προσδιορισμός των ουρών σε κάθε κόμβο Μετακυλιόνται ή αυξάνονται οι πράσινοι χρόνοι με σκοπό την ελαχιστοποίηση της ουράς Είναι πιθανόν να απαιτείται να επαναληφθεί το βήμα 2 130
Κατάλογος αναφορών σχημάτων Σχήματα 2-9 Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος παρακαλώ επικοινωνήστε μαζί μας. Σχήμα 10 http://www.awesomeinventions.com/useful-inventions/ 131
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. 132