![]() |
|
|
فارسی
|
|
Today: Friday, 8 March.
|
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||
عنوان مقاله : بررسی ظرفيت و سطح خدمت تقاطع های همسطح محققان :جعفر ستايش ولی پور-نادر احمد زاده بهروز طراح صفحه :اميد عليزاده اين مقاله از طريق انجمن علمی دانشجويان مهندسی عمران دانشکده فنی دانشگاه تهران تامين گرديده است
بررسي ظرفيت و سطح خدمت تقاطعهاي همسطح
جعفر ستايش وليپور عضور هيأت علمي دانشگاه علوم انتظامي setayesh_valipour@yahoo.com نادر احمدزاده بهروز كارشناس ارشد راه و ترابري nader_ahmadzade@yahoo.com
چكيده:
با
افزایش تعداد وسايل نقليه و عابرين پياده عبوري در سطح معابر به ويژه
چهارراهها نياز به طراحي و نصب چراغ چراغ راهنما براي افزايش ظرفيت
تردد و بهبود سطح خدمت اين نوع تقاطعها احساس ميشود. بدين منظور است
كه فصل بخصوصي درH.C.M[1]
طراحي و آورده شده است كه در آن سطوح خدمت متناسب با تعداد وسائل نقليه
عبوري در شش سطح
A
تا F
دستهبندي گرديده با توجه به ظرفيت يك مسير كه
براساس
واژهای کلیدی: چراغ راهنماي ـ تقاطع ـ H.C.M ـ سطح خدمت ـ ظرفيت
1- مقدمه: نصب چراغها راهنماييي در تقاطعها با هدف اولويتبندي و اعطاي حقوق برابر به كليه وسايل نقليه، مسائل عمدهاي را در پي دارد. مكانهايي كه سطح و حريم تقاطع ناميده ميشوند، محل عبور چندين گروه از وسايل نقليه و عابرين پياده با تنوعي از حركات هستند. بديهي است كه امكان عبور همزمان كليه حركات در شرايطي كه حجم آمد و رفت زياد است، به راحتي امكانپذير نيست. بنابراين در اين گونه تقاطعها هميشه دستهاي از وسايل نقليه در انتظار اخذ خدمت از تقاطع هستند. در نتيجه بنا به تعريف، تقاطعي داراي كارايي مناسب است كه اولاً ظرفيت آن بتواند پاسخگوي نياز تقاضاي عبور و مرور باشد و ثانیاً حقوق برابري را به وسايل نقليه با شرايط يكسان اعطا نمايد. [5] در اين مقاله سعي شده است از مفهوم سطح سرويس مطابق HCM كه ميتواند الگويي مناسب در طبقهبندي و توصيف جريان ترافيك باشد، براي تعيين ضوابط كمي و كيفي شرايط خاص بومي حاكم بر محيط در تقاطعهاي همسطح استفاده شود. 2- كليات: در صورتي كه نسبت حجم تقاضا به ظرفيت كوچكتر از عدد يك باشد، آن تقاطع كارايي لازمه را دارد و همين طور تأخير وسايل نقليه تا حدي كه اولاً حتيالامكان باعث ناراحتي رانندگان نگردد و ثانياً كليه وسايل نقليه تأخير يكساني را دريافت نمايند، مناسب بوده و تقاطع از اين لحاظ كارا محسوب ميگردد. [1] در حقيقت اين مقاله سعي دارد تا با حل مسأله تأخير براي متغيرهاي مختلف بتواند بهترين و كاراترين حالت را تخمين بزند. در نتيجه اين بخش با بررسي مسائل ظرفيت و سطح خدمت تلاش داشته تا در درجه اول نمايي از عملكرد واقعي تقاطعها را در وضعيتهاي مختلف، هر چه بهتر تشريح و در درجه دوم با مدلهاي موجود مقايسه نمايد. پارامترهاي مختلفي كه در اين خصوص، مطرح خواهد شد از اصول بررسي كارايي ميباشد. مدلهاي موجود مورد مقايسه شامل روشهاي HCM-1985 و وبستر هستند كه به طور كامل به بحث و بررسي آنها پرداخته خواهد شد. روش وبستر در سال 1958 توسط شخصي به همين نام در غالب گزارش تحقيقاتي بنام چراغهايي راهنما انتشار يافت. مبناي مطالعه آقاي وبستر، براساس اطلاعات و آمار بدست آمده از شهرهاي كشور انگلستان بوده است.[1] عليرغم گذشت زمان نسبتاً زيادي از گزارش تحقيقاتي ايشان، هنوز مدلها و بررسيهاي انجام شده توسط وي كارايي خود را از دست نداده و در بسياري از نرمافزارهاي فعلي موجود در اروپا مورد استفاده قرار ميگيرند. در كنار اين موضوع در سال 1950 مركز تحقيقات حمل و نقل آمريكا اولين آييننامه ظرفيت (HCM) را ارائه داده و قرار بر آن شد كه 15 سال يكبار مطالعات مربوطه بازنگري شوند. بنابراين در سال 1965 نيز گزارش اصلاح شده مربوطه ارائه شد، اما در سال 1980 مطالعات مربوطه كامل نشد و به يك گزارش تحقيقاتي بسنده گرديد. سپس در سال 1985 گزارش كامل تحقيقاتي مربوطه انتشار يافت. [1] قسمتي از اين آييننامه، اختصاص به تقاطعهاي همسطح با چراغ راهنما داشته كه در حقيقت روش اندازهگيري كارايي تقاطعهاي همسطح با چراغ راهنما را از نظر ظرفيت و سطح خدمت شرح ميدهد. بررسي دو مدل فوق، اختلاف روشهاي اندازهگيري را با يكديگر سنجيده و مقايسه ميكند.
1-1- مفهوم ظرفيت و سطح خدمت: ظرفيت و سطح خدمت محور اصلي تحليل كارايي تقاطع هستند. با توجه به اين موضوع كه ظرفيت و سطح خدمت در معابر به طور قوي به يكديگر وابستهاند، اما اين ارتباط در تقاطعها صادق نيست بنابراين در تقاطعهاي چراغدار، اين دو مفهوم به صورت جداگانه تجزيه و تحليل ميگردند. [2] در نتيجه براي ارزيابي عملكرد و كارايي تقاطعهاي همسطح با چراغ راهنما بايد ظرفيت و سطح خدمت آن، دقيقاً مشخص گردد. در نتيجه تجزيه و تحليل ظرفيت تقاطع در محاسبه نسبت حجم به ظرفيت براي انواع حركات انفرادي و مركب و همچنين بردار مجموع حركات بحراني يا گروه خطوط در تقاطع، كاربرد دارد. بطور كلي نرخ جريان در يك مسير يا گروهي از گذرگاههاي معين است، كه در يك مسير مبناي اصلي تحليل ظرفيت آن مسير ميگردد. سطح خدمت، متكي بر متوسط تأخير ناشي از توقف وسايط نقليه براي حركات مختلف در تقاطعها است. از طرفي تأخير نيز به نسبت حجم به ظرفيت بستگي دارد، اما علاوه بر تأخير، پارامترهاي ديگري نيز وجود دارند كه بر نسبت حجم به ظرفيت اثر ميگذارند. از جمله اين عوامل عبارتند از: كيفيت موج سبز، طول فازهاي سبز ، زمان سيكل و غيره. بنابراين ميتوان انتظار داشت كه براي هر مقدار از نسبت حجم به ظرفيت رديف معيني از تأخير بدست آيد و برعكس. در نتيجه ظرفيت و سطح خدمت در تقاطع بايد به دقت مورد بررسي قرار گيرد.
1-2- ظرفيت در تقاطعها همسطح با چراغ راهنما: به طور كلي ظرفيت در هر تقاطع به صورت مجموعه ظرفيت مسيرهاي منتهي به آن تعريف ميگردد [3] حداكثر حجم آمد و رفت كه در يك مسير از تقاطع با توجه به وضعيت زمانبندي مسير و عبور و مرور متداول بتواند عمل نمايد را ظرفيت مسير با حداكثر حجم آمد و رفت، نرخ جريان در مسير مربوط ناميده ميشود. نرخ جريان عموماً براي دوره 15 دقيقهاي سنجيده ميشود كه برحسب وسيله نقليه بر ساعت بيان ميگردد. وضعيت آمد و شد شامل حجمها در مسير مربوطه و توزيع حركات وسايل نقليه (حركات مستقيم، گردش به چپ و گردش به راست)، توزيع نوع وسايل را مشخص ميسازد. هر حركتي كه صورت ميگيرد متاثر از تعيين مسير، وضعيت پاركينگ، ايستگاههاي وسايل حمل و نقل در تقاطع و جزيانهاي عابر پياده متداخل در حوزه نفوذ تقاطع است. وضعيت مسير شامل وضعيت هندسي تقاطع، به انضمام تعداد و عرض گذرگاهها از لحاظ نوع و طبقهبندي آنها ميباشد. وضعيت زمانبندي نيز در برگيرنده كليه اطلاعات فازبندي تقاطع، نحوه كنترل تقاطع و ارزيابي موج سبز در هر مسير است، مفاهيم فوق ظرفيت مسيرهاي يك تقاطع را ميتواند محاسبه نمايد. ظرفيت در تقاطعهايي كه داراي چراغ راهنمايي هستند، متكي بر مفهوم جريان اشباع يا نرخ جريان اشباع ـ ماكزيمم نرخ جرياني است كه يك تقاطع از خود عبور ميدهد است. اين تعريف با اين فرض ميباشد كه 100% زمان واقعي موجود در مسير، زمان سبز مؤثر است. نرخ جريان اشباع (S) برحسب وسيله نقليه بر ساعت در زمان مؤثر تعريف ميشود [2] (vphg)
نسبت
جريان براي يك گذرگاه معين يا مسير مورد نظر به صورت نسبت نرخ جريان
واقعي براي مسير يا گذرگاه مورد نظر يا گروهي از خطوط به نرخ جريان
اشباع تعريف ميگردد. نسبت جريان براي مسير يا گروهي از خطوط با علامت
(1)
كه درآن:
در
تجزيه و تحليل تقاطعها، نسبت نرخ جريان به ظرفيت
(2)
(3)
كه در آن:
مقدار درجه اشباع (x) يعني زماني كه نرخ جريان برابر ظرفيت است تا صفر براي زماني كه نرخ جريان صفر است، متغير است. لازم به ذكر است كه در اين مبحث درجه اشباع براي كل تقاطع را نميتوان در نظر گرفت، زيرا به ندرت اتفاق ميافتد كه كليه حركات يك تقاطع در يك زمان از روز به وضعيت اشباع يا هرگونه وضعيت مشابه ديگري برسد.
يكي
ديگر از مفاهيم ظرفيت درآناليز تقاطعهاي چراغدار درجه اشباع بحراني (s)
يا نسبت بحراني حجم به ظرفيت ( نسبت بحراني حجم به ظرفيت، بر حسب مجموعهاي از گذرگاههاي مسير يا گروهي از خطوط در تقاطعها تعريف ميگردد. اين مقدار از رابطه زير قابل محاسبه است: [4]
(4)
كه در آن پارامترها به صورت زير تعريف شدهاند:
c: سيكل برحسب ثانيه L: كل زمان تلف شده در چرخه كه عبارت است از تأخير ناشي از شروع زمان حركت و تأخير ناشي از تغيير فاز منهاي بخشي از زمان تغيير فاز مخصوص وسايل نقليهاي كه در هر فاز بحراني حركت ميكنند.
اين
معادله براي ارزيابي تقاطع با توجه به شرايط هندسي و طول چرخه فراهم
شده است. همچنين از اين رابطه ميتوان براي محاسبه زمانبندي چراغها در
جايي كه تعيين نشده است و يا به وسيله روشها و سياستهاي محلي مشخص
نگشته است، استفاده كرد. رابطه فوق نسبت حجم به ظرفيت (
1-3- سطح خدمت براي تقاطعهاي چراغدار زمانبندي شده: سطح خدمت در تقاطعهاي داراي چراغ راهنما بر حسب ثانيه تأخير تعريف ميشود. تأخير هر اندازه كه باشد، باعث ناراحتي رانندگان و اتلاف وقت آنها ميگردد. معمولاً توقف بيش از 60 ثانيه براي اكثر رانندگان غيرقابل تحمل است. بدين معني كه اين به عنوان حد بالاي قابل قبول پذيرش توقف رانندگان انتخاب شده است. در نتيجه هرگاه تأخير وسايل نقليه از اين حد فراتر رود، پيشبيني ميشود كه رفتار ترافيكي رانندگان به فرم غيرعادي تبديل گردد. يعني رانندگان تمايل به عدم رعايت قوانين يافته و در نهايت ميتوان انتظار پديد آمدن گره در ترافيك را داشت. بدين دليل است كه تأخير، به عنوان يك معيار سطح خدمت ناميده ميشود. در هر صورت معيارهاي تأخير و ارتباط آن با سطح خدمت مطابق روش HCM-1985 در جدول (1-3) آمده است. همانطور كه در اين جدول مشاهده ميشود تأخير براي سطوح خدمت A تا F ارائه شده است. سطوح خدمت A تا F براي وضعيت مختلف تقاطع با كاراييهاي متفاوت بوده كه در ذيل به شرح هريك پرداخته ميشود [5]: 1-3-1) سطح خدمت A: اين سطح نشاندهنده عملكرد وسايل نقليه با تأخير خيلي كوتاه ميباشد (كمتر از 5 ثانيه بر وسيله نقليه) و اين زماني رخ ميدهد كه موج سبز مطلوب بوده و بيشترين وسايل نقليه در طول فاز سبز به تقاطع برسند. اغلب وسايل نقليه در اين حالت توقف نميكنند. 1-3-2) سطح خدمت B: اين سطح نشاندهنده عملكردهايي با تأخير در رنج 1 الي 5 تا 1 الي 15 ثانيه بر وسايل نقليه ميباشد. اين تأخير عموماً ممكن است زماني پيش آيد كه موج سبز مناسب و ليكن طول سيكل كوتاه باشد. نسبت به عملكرد سطوح خدمت A تعداد بيشتري وسايل نقليه در اين سطح توقف نمودهاند كه باعث ميشود سطوح بالاتري از تأخير توقف به وجود آيد. 1-3-3) سطح خدمتC: اين سطح نشاندهنده عملكردهايي با رنج 1 الي 15 تا 1 الي25 ثانيه بر وسايل نقليه ميباشد. اين تأخير ممكن است در نتيجه يك موج سبز نسبتاً مناسب و يا طول سيكل بزرگتر به وجود آيد. پديده عقبافتادگي چرخه، در اين سطح خدمت بعضاً به صورت منفرد مشاهده ميشود. تعداد وسايل نقليهاي كه در اين سطح خدمت توقف ميكنند محسوس ميباشد. اگر چه هنوز هم قسمتي از حجم وسايل بدون توقف از تقاطع عبور ميكنند.
1-3-4) سطح خدمت
D:
اين سطح نشاندهنده عملكردهايي با رنج 1 الي 25 تا 1 الي40 ثانيه بر
وسايل نقليه ميباشد. در اين سطح، تأثير تراكم بيشتر در خور توجه
ميباشد. تأخيرهاي طولاني ممكن است ناشي از موج سبز نامناسب، طولاني
بودن زمان سيكل يا نسبتهاي (
1-3-5) سطح خدمت
E:
اين سطح نشاندهنده عملكردهايي با رنج 1 الي40 تا 1 الي60 ثانيه بر
وسايل نقليه ميباشد. اين حد به عنوان حداكثر حد قابل قبول تأخير بايد
مورد نظر قرار گيرد. مقادير تأخير طولاني در اين سطح عموماً ناشي از يك
موج سبز ضعيف، طول چرخههاي بزرگ و نسبت
1-3-6) سطح خدمت F: اين سطح نشاندهنده عملكردهايي با درجه اشباع بالا يعني تأخير بيش از 60 ثانيه بر وسايل نقليه ميباشد. اين تأخير براي اكثر رانندگان آزاردهنده است. معمولاً اين زماني اتفاق ميافتد كه وضعيت فوق اشباع بوده و نرخ جريان ورودي بيش از ظرفيت تقاطع باشد. همچنين اين سطح تأخير ممكن است در نسبتهاي حجم به ظرفيت كمتر از يك نيز پس از چندين عقبافتادگي در چرخه پيش آيد. ممكن است موج سبز ضعيف و طول سيكلهاي بلند؛ علت اصلي در فراهم نمودن اين قبيل سطوح تأخير باشند. خلاصه موضوعات فوق در غالب جدول زير كه به عنوان معيارهاي سطح خدمت تقاطعهاي چراغدار است ذكر ميگردد.
شکل1:معيارهاي سطح خدمت براي تقاطعهاي داراي چراغ راهنما
1-4- رابطه بين ظرفيت و سطح خدمت: با توجه به اين كه تأخير به خودي خود معياري پيچيده است رابطه آن با ظرفيت نيز همانقدر پيچيده است.
در
مطالعات مهندسي ترافيك معمولاً حد زيرين سطح خدمت
E
به عنوان ظرفيت حداقل تعريف شده و بدان معني است كه به واسطه اين تعريف
نسبت حجم به ظرفيت ( 1- هنگامي كه زمان سيكل طولاني باشد. 2- در دستههاي از خطوط مسير مورد نظر مشكلي وجود داشته باشد. به عنوان مثال يك زمان قرمز طولاني توسط زمانبندي نامناسب چراغ راهنما ايجاد گردد. 3- ايجاد موج سبز براي مطالعه حركاتي كه كم اهميت ميباشند.
عكس
قضاياي فوق نيز ممكن است پيش آيد بدين معني كه مسير يا گروه خطوط اشباع
باشد (يعني نسبت ( 1- طول سيكل كوتاه باشد. 2- موج سبز ايجاد شده براي مسير مورد نظر مناسب باشد. بنابراین وضعيت سطح خدمت F به تنهايي بيانگر اين موضوع كه تقاطع، گروه خط يا مسير اشباع شده است، نميباشد. همچنين سطح سرويس E تا A به تنهايي ظرفيت ذخيره در دسترس را بازگو نميكند. بنابراين تحليلگر بايد رابطه بين ظرفيت و سطح خدمت را هنگامي كه تقاطع را بررسي مينمايد در نظر داشته باشد. به طور كلي دو سطح تجزيه و تحليل را ميتوان جهت استفاده ارائه نمود. حالت اول عبارت است از، تحليل عملكرد تقاطع. در اين سطح، اطلاعات اوليه در خصوص جزئيات اطلاعات آمد و شد مربوطه، سطح سواره رو و وضعيت چراغهاي راهنمايي در دسترس است. جواب اين تحليل شامل اطلاعاتي در رابطه با ظرفيت و سطح خدمت مسيرهاي تقاطع بوده كه ميتواند جهت ارزيابي كارايي تقاطع و بررسي گزينههاي مختلف طراحي هندسي و يا جداول زمانبندي چراغ راهنما استفاده شود. حالت دوم عبارت است از: تحليل برنامهريزي. در اين سطح تنها ظرفيت تقاطع مشخص ميگردد. اين بدان معني است كه جزئيات اطلاعات مورد نياز جهت تخمين تأخير موجود نيست. اطلاعات مربوط به طراحي هندسي تقاطع و حركات گردشي در اين طرح از تحليل مورد نياز است. اما ساير جزئيات مربوط به زمانبندي چراغ راهنما و همچنين توزيع انواع وسايل نقليه، مورد نياز نيست.
3- نتيجهگيري: همانطوري كه ملاحظه گرديد ظرفيت تقاطع جهت زمانهاي سبز متفاوت، متغير بوده و به طراح اجازه ميدهد تصويري از تقاطع كه آيا در وضعيت فوقاشباع يا تحت اشباع قرار دارد را ترسيم نمايد. به علت آن كه تأخير در اين سطح از تحليل محاسبه نميشود، لذا سطح خدمت در اين حالت قابل تعيين نيست. تحليل عملكرد را ميتوان جهت تحليل وضعيت فعلي و يا آتي تقاطع استفاده نمود. اين در صورتي امكانپذير است كه وضعيت آمد و شد، طراحي هندسي و ساير متغيرهاي كنترل كننده، از پيش تعيين شده و يا تخمين زده شده باشند. روش برنامه ريزي، جهت كنترل گزينههاي مختلف طراحي، براي تقاطعهايي كه در مناطق در حال توسعه وجود دارند، مناسب است. روش تحليل عملكرد، جزئيات كامل هر يك از موارد ذيل را در نظر ميگيرد كه عبارتند از: نرخهاي جريان خدمت، زمانبندي تقاطع، طراحي هندسي و ويژگيهاي تقاطع و تأخير يا سطح خدمتي كه از اين موارد ناشي ميشود. با مشخص بودن سه مورد ذكر شده، مورد مجهول چهارم را بر مبناي آنها ميتوان مشخص نمود. بنابراين از ابعاد ذيل ميتوان به مسأله نگريست: 1- حل مسأله سطح خدمت را، با داشتن جزئيات جريان تقاطع، زمانبندي و طراحي هندسي انجام داد. 2- حل مسأله نرخهاي جريان مجاز براي سطوح منتخب خدمت را، با داشتن جزئيات زمانبندي انجام داد.
4- مراجع: [1]- Highway capacity manual; Transportation Research Board National Research Counsel Whashington. D.C. 1985. [2]- c.messer; two-lane;two –way rural highway – capacity, final report, nchrp project 3-28a, texas transportation institute, college station,tx,1983. [3]- William R. Mcshane , roger p . roess traffic engineering, polytechnics university, prentice hall, newjersey 1991. [4]- بهبهاني حميد مهندسي ترافيك تئوري و كاربرد سازمان حم و نقل ترافيك 1368. [5]- عرباني مهيار مهندسي ترافيك 1382.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||