modul 6 2

MODULUL 6. CIRCULAŢIA AUTOVEHICULELOR ÎN NODURILE DE REŢEA

6.3.3. Reglementări prin semaforizare Utilizarea unei instalaţii de semaforizare într-o intersecţie stradală este justificată atunci

când circulaţia normală a autovehiculelor este perturbată prin: • blocarea repetată a circulaţiei pe căile de acces în intersecţii; • formarea repetată a şirurilor de vehicule, cu aşteptări mai mari de două minute pe

străzile secundare, densitatea fluxurilor de trafic pe strada principală fiind prea mare pentru a permite traficului secundar o încrucişare sau înfiltrare;

• aglomerarea pietonilor şi aşteptarea prelungită, deoarece este foarte dificil de traversat o stradă pe care circulaţia vehiculelor este densă;

• accidente datorate nerespectării regulilor de prioritate în intersecţie. Alegerea unui anumit tip de automat de dirijare a circulaţiei, cu funcţionare prestabilită,

acţionat sau semiacţionat de vehicule, se face funcţie de anumite condiţii pe care trebuie să le îndeplinească intersecţia, sub aspectul amplasării în reţeaua stradală urbană, precum şi al valorilor traficului şi al variaţiilor acestora.

6.3.3.1. Proiectarea geometrică a intersecţiilor semaforizate Proiectarea geometrică a intersecţiilor semaforizate trebuie să ţină seama de o serie de

aspecte de proiectare şi constructive privind, în special, asigurarea vizibilităţii, a unor raze de curbură corespunzătoare, a canalizării fluxurilor de circulaţie etc. Cum aspectele legate de asigurarea vizibilităţii au fost prezentate în capitolul 4, în continuare se va lua în discuţie canalizarea fluxurilor de vehicule ce acced în intersecţiile urbane.

Căile de acces pentru vehicule. Deoarece semafoarele electrice permit mişcarea traficului de vehicule aferent oricărui acces al unei intersecţii numai o perioadă de timp, respectiv pe durata semnalului de verde, apare necesar ca în cazul apariţiei cozilor de aşteptare, intrările în intersecţie să fie lărgite, pentru o corectă alimentare a acestora şi pentru a fi îndeplinite condiţiile de evacuare ale fluxurilor de vehicule.

Dacă intersecţia există deja şi amplasarea acesteia nu mai permite modificarea configuraţiei geometrice, în sensul lărgirii acceselor, programele de funcţionare ale semafoarelor trebuie alcătuite funcţie de valorile caracteristice ale traficului, în concordanţă cu utilizarea la maximum a posibilităţilor pe care le oferă situaţia existentă.

Dacă intersecţia este în stadiul de proiect sau dacă sunt posibile anumite schimbări în configuraţia existentă, atunci se poate realiza o alegere corespunzătoare a lăţimii acceselor, în concordanţă cu o ajustare convenabilă a timpilor de

verde, aferenţi acceselor respective, pentru obţinerea unei capacităţi de circulaţie corespunzătoare.

Figura 6.10. Lărgirea acceselor într-o intersecţie semaforizată.

La determinarea lăţimilor acceselor, un criteriu care trebuie avut în vedere este minimizarea ariei ocupate de intersecţie. După Webster şi Newby, maximul posibil al raportului fluxurilor ce depăşesc linia de stop este proporţional cu raportul lăţimilor acceselor (l1 şi l2) şi cu cel al distanţelor (d1 şi d2) pe care au fost lărgite acestea, suficient

203

MODULUL 6. CIRCULAŢIA AUTOVEHICULELOR ÎN NODURILE DE REŢEA de lungi pentru a nu permite formarea cozilor de aşteptare pe durata unor timpi complet saturaţi.

În cazul unei intersecţii cu o funcţionare normală în două faze, lăţimile acceselor pot fi considerate ca proporţionale cu rădăcina pătrată a fluxurilor, timpii de verde şi lungimile secţiunilor lărgite fiind în acelaşi raport cu lăţimile:

2

1

2

1

2

1

2

1

QQ

dd

TT

ll

v

v === , (6.11)

unde: Q1, Q2 sunt fluxurile de trafic maxime ale acceselor corespunzătoare fazelor de

circulaţie 1 şi 2; 1vT şi - timpii verzi corespunzători.

2vTAplicarea relaţiei (6.11) duce în general, la lărgirea acceselor, dar este bine să nu

conducă la modificări prea mari ale situaţiei existente. Există însă situaţii când, prin utilizarea relaţiei (6.11), rezultă ca necesare lăţimi ale acceselor mai mici decât cele existente. În acest caz, se păstrează gabaritele existente ale intrărilor în intersecţie, cu o reducere corespunzătoare a timpilor de verde. Diferenţele de timpi de verde rămase pot fi alocate altor faze, corespunzătoare căilor de acces, cu lăţimi mai mici decât cele necesare.

În general, fluxurile maxime corespunzătoare pentru două sau mai multe căi de acces aferente de circulaţie sunt aproximativ egale; când însă există valori sensibil diferite, se determină mai întâi lăţimea accesului cu flux maxim şi apoi timpul de verde corespunzător, pe baza căruia se stabilesc accesele minore şi timpii verzi aferenţi.

Relaţia (6.11) poate fi extinsă şi în cazul intersecţiilor cu mai multe faze de circulaţie: 321321 :::: QQQlll = , (6.12)

43214321 :::::: QQQQllll = . (6.13) La intrarea într-o intersecţie, benzile de circulaţie trebuie să aibă, de obicei aceleaşi

lăţimi ca pe tronsoanele rectilinii, conform tabelului 6.3.

Tabelul 6.3: Lăţimea acceselor în intersecţii Lăţimea benzilor de acces, m Categoria vehiculelor Normală Minimă

Autoturisme Autocamioane Autobuze şi troleibuze

3,50 3,75 4,00

2,50 2,75 3,00

Benzile de circulaţie ale căilor de acces În practică se pot folosi cu rezultate bune, valorile minime ale benzilor de circulaţie

aferente acceselor în intersecţie, această utilizare prezintă următoarele avantaje: • asigură o economie de teren prin micşorarea generală a suprafeţei intersecţiei; • permite diminuarea timpilor intermediari, influenţaţi de dimensiunile geometrice ale

intersecţiilor; • în cazul acceselor existente care nu mai pot fi lărgite, se poate obţine o sporire a

numărului de benzi şi, implicit, o creştere a capacităţii de circulaţie a acceselor; • micşorarea vitezei de deplasare a vehiculelor (faţă de maximul admis în localităţi) la

intrarea într-o intersecţie, ceea ce corespunde unei creşteri a capacităţii de circulaţie a benzii de circulaţie (valoarea maximă a acesteia se înregistrează în jurul valorii de 40 km/h) şi unei securităţi sporite a deplasărilor în perimetrul intersecţiei.

Benzile de virare spre stânga Relaţiile de virare stânga, în cazul când reprezintă valori de trafic importante ca volum,

este necesar să fie asociate cu faze şi benzi speciale de circulaţie. Atunci când, aceste

204

MODULUL 6. CIRCULAŢIA AUTOVEHICULELOR ÎN NODURILE DE REŢEA relaţii de trafic sunt slabe ca intensitate, există posibilitatea renunţării la crearea de benzi speciale, virajele spre stânga putând fi admise a se executa din banda centrală de mers înainte. Soluţia implică, însă marele dezavantaj al posibilităţii de blocare a circulaţiei cauzate de o proastă vizibilitate şi de posibilitatea absenţei unor intervale de timp între vehicule suficient care să fie fi exploatate (în sensul traversării) de vehiculele din fluxul de trafic de traversare.

Este recomandabil deci, ca şi în cazul unor relaţii de stânga restrânse ca volum, să fie create benzi speciale, care asigură pentru vehiculele în aşteptare, o vizibilitate corespunzătoare, asociată cu posibilitatea de a exploata în bune condiţii golurile ivite în traficul de traversare.

Trecerile pentru pietoni Circulaţia pietonilor este prezentă în general, în toate intersecţiile din perimetrul urban.

Aceasta prezintă legi proprii de desfăşurare, sub aspectul intensităţii traficului, al orelor de apariţie a valorilor maxime şi prin faptul că are un caracter foarte dezordonat.

Din aceste cauze, este indicat ca trecerile de pietoni să fie amplasate, pe cât posibil, în următoarele condiţii: • în dreptul profilului cu lăţimea carosabilă minimă, respectiv înainte de racordările căilor

de acces în intersecţie, pentru minimizarea timpului de traversare al pietonilor peste căile de acces:

• în prelungirea trotuarelor incidente sau cu mici devieri laterale de maximum 1,50-2,50 m pentru a evita zona racordărilor;

• în zonele cu vizibilitate perfectă asupra părţii carosabile a intersecţiei, atât ziua cât şi noaptea;

• unghiul de traversare al pietonilor să fie cât mai aproape de 900; • lăţimile trecerilor de pietoni nu trebuie să fie inferioare celor ale trotuarelor adiacente

şi, în general, mai mici decât 3 m; • în cazul lăţimilor părţii carosabile mai mari sau egale cu 14 m, se recomandă

introducerea refugiilor centrale pentru pietoni, amplasate pe cât posibil pe insulele ce servesc dirijării circulaţiei de vehicule.

În cazul unor volume prea mari de pietoni şi a existenţei unor fluxuri de vehicule puternice se recomandă utilizarea unor treceri pentru pietoni denivelate (subterane sau deasupra solului).

6.3.3.2. Întocmirea programelor de funcţionare a semafoarelor Funcţionarea semafoarele electrice prezintă un caracter ciclic, indicaţiile furnizate

succedându-se unele după altele, într-o ordine bine stabilită, aceeaşi indicaţie repetându-se, în cazul semafoarelor acţionate de un automat de dirijare a circulaţiei cu program fix, după o perioadă de timp predeterminată, denumită ciclu de semaforizare.

Timpii de funcţionare a semafoarelor Într-un regim de funcţionare normal, semafoarele destinate vehiculelor furnizează

conducătorilor, următoarele indicaţii: roşu/galben – verde – galben – roşu. Semafoarele electrice cu două focuri, destinate pietonilor şi bicicliştilor, dau acestora

numai două indicaţii: verde – roşu. Aceste indicaţii ale semafoarelor electrice vor fi denumite, în cele ce urmează, timpi sau

secvenţe ale semaforizării având următoarele semnificaţii: • timpul verde – indică permisiunea de a circula, respectiv de a intra în intersecţie; • timpul galben – are rolul de a indica conducătorului ridicarea permisiunii de

circulaţie şi nu au dreptul de circulaţie decât vehiculele aflate în perimetrul intersecţiei şi care trebuie să evacueze intersecţia pe durata fazei respective, precum şi cele care nu mai pot opri până la limita de stop; valoarea lui fiind determinată din condiţia rezolvării problemei zonei de dilemă;

205


• timpul roşu – indică pietonului sau conducătorului auto că i-a fost ridicată permisiunea de circulaţie.

• timpul roşu/galben – presupune apariţia concomitentă a două culori (roşu şi galben) şi reprezintă un timp pregătitor, menit să atenţioneze conducătorul de vehicule că urmează permisiunea de circulaţie, respectiv de intrare în intersecţie. Conducătorul trebuie să execute manevra de pregătire a vehiculului. Valoarea acestui timp se recomandă a fi de 2-5 secunde;

Fazele de funcţionare ale instalaţiei de semaforizare Prin fază de funcţionare a unei instalaţii se înţelege o parte din durata unui ciclu –

durata de timp de la începutul unui verde până la începutul timpului de verde următor – destinată unei singure mişcări sau unei combinaţii de mişcări a traficului de vehicule sau de pietoni, care nu prezintă puncte de conflict esenţiale sau dacă prezintă, acestea sunt neesenţiale, caracterizate prin faptul că au concomitent permisiunea de circulaţie.

Sub aspectul funcţional, faza cuprinde în general, două perioade distincte: • perioada de admisie în

intersecţie, care corespunde aproximativ cu durata timpului de verde Tv, această corespondenţă aproximativă se datorează timpului pierdut la demarare şi celui determinat de prelungirea efectului timpului de verde în domeniul celui galben (figura 6.11);

• perioada necesară degajării intersecţiei pentru evitarea oricărei posibilităţi de conflict a vehiculelor şi pietonilor care au intrat şi trebuie să evacueze intersecţia pe durata fazei respective, cu vehiculele şi pietoni ce vor primi permisiunea de intrare în intersecţie o dată cu apariţia fazei de circulaţie următoare.

Perioada a doua, destinată evacuării intersecţiei pentru înlăturarea posibilităţilor de conflict, poartă denumirea de timp inter-verde sau intermediar (între două admisii succesive în intersecţie), Ti şi este definit ca perioada de timp cuprinsă între sfârşitul timpului de verde pe o fază şi începutul aceluiaşi timp, pe faza următoare.

Se poate spune că durata unei faze este:

ivf TTT += . (6.14)

În mod curent, în funcţionarea unei instalaţii de semaforizare, se folosesc 2, 3 sau 4 faze de circulaţie. Nu se utilizează un număr mai mare de patru faze de circulaţie decât foarte rar şi aceasta numai în cazul unor noduri de circulaţie foarte complexe, cu mai multe intrări şi relaţii de trafic multiple.

Rolul timpului intermediar este acela de a înlătura posibilităţile de conflict dintre vehiculele sau pietonii care evacuează intersecţia la sfârşitul unei faze de circulaţie (după terminarea timpului de verde al fazei respective) şi vehiculele sau pietonii care vor accede în intersecţie o dată cu apariţia timpului de verde al fazei următoare.

În funcţie de durata lui, timpul intermediar poate fi:

Figura 6.11.Conceptul fluxului de saturaţie: to- începutul verdelui; t1-primul vehicul trece linia de stop; t2-începutul

timpului de galben; t3-ultimul vehicul evacuează intersecţia pe durata ciclului; t4-sfârşitul timpului de galben.

206

MODULUL 6. CIRCULAŢIA AUTOVEHICULELOR ÎN NODURILE DE REŢEA • mai mic decât suma timpului de galben al fazei care evacuează şi timpul de roşu/galben

al fazei care accede; • egal cu această sumă; • mai mare ca această sumă, diferenţa dintre timpul intermediar şi suma timpului galben

al fazei de evacuare cu a timpului de roşu/galben al fazei care accede materializându-se prin roşu peste tot (perioadă în care toate semafoarele indică roşu). Potrivit definiţiei, timpul intermediar se poate determina cu relaţia:

aei TTT −= , (6.15)

unde: eT -timpul de evacuare, în secunde;

aT - timpul de acces, în secunde. În cazul vehiculelor, mărimile şi sunt obţinute cu ajutorul relaţiilor, eT aT

( )e

eee V

lDa

VtT

++⋅+=

21 , (6.16)

a

aa V

DT = , (6.16.a)

unde: t – este timpul de percepere-reacţie al conducătorului, s; l – lungimea vehiculului, m; a – deceleraţia, m/s2; De – distanţa de evacuare, m; Da – distanţa de acces, m; Ve – viteza de evacuare, m/s; Va – viteza de acces, m/s.

Când se iau în considerare pietonii, mărimile Te şi Ta se calculează cu ajutorul expresiilor:

p

ee V

DT = , (6.17)

p

aa V

DtT += , (6.18)

unde: t, De şi Da au aceleaşi semnificaţii ca în cazul vehiculelor, iar Vp reprezintă viteza de deplasare a pietonilor, m/s.

Unele dintre mărimile din expresiile precedente reprezintă valori constante, astfel: t = 1 s; l = 6 m; a = 4,5 m/s2; Ve = 5,5 m/s (20 km/h); Va = 13,9 m/s (50 km/h); Vp = 1,25 m/s (4,5 km/h).

Distanţele de acces, Da şi de evacuare, De sunt variabile şi urmează a fi măsurate între liniile de stop ale vehiculelor, sau bordurile trotuarelor în cazul pietonilor şi punctele de conflict dintre vehicule sau vehicule şi pietoni.

Aceste puncte de conflict sunt funcţie de valorile maxime ale distanţelor de evacuare şi cele minime ale distanţelor de acces, definind deci punctele pentru care valorile timpilor intermediari sunt semnificative, valori necesare la calculul duratei ciclului şi întocmirea programelor de funcţionare a semafoarelor.

207


)

Ciclul de funcţionare al semafoarelor Ciclul de funcţionare al semafoarelor poate fi definit deci, ca intervalul de timp dintre

două apariţii succesive ale aceleiaşi indicaţii ale semaforului electric. Potrivit acestei definiţii, ciclul reprezintă:

(∑=

+=F

ljiv TTC

1, (6.19)

unde, F reprezintă numărul fazelor de funcţionare a instalaţiei de semaforizare aferente unei intersecţii.

Se poate observa că durata ciclului este o rezultantă a sumei timpilor verzi şi timpilor intermediari corespunzători fazelor de funcţionare.

Figura 6.12. Punctele de conflict în cazul unei intersecţii braşovene.

Pentru o intersecţie dată, de exemplu intersecţia Str. Iuliu Maniu – Str. Al.I.Cuza, care funcţionează în două faze este prezentată schema intersecţiei (figura 6.12), cu punctele de conflict precum şi valorile corespunzătoare pentru distanţele de acces şi de evacuare precum şi timpii intermediari (tabelul 6.4). Pentru o succesiune dată a fazelor, atunci când sunt mai mult de două faze, se recomandă a se studia toate posibilităţile de succesiune, făcându-se opţiunea pentru varianta care oferă timpul intermediar minim.

Formula arată o dependenţă liniară directă între durata ciclului şi suma timpilor de verde. Rezultă că, o dată cu creşterea duratei ciclului, va creşte şi durata timpilor de verde, deci implicit numărul vehiculelor care străbat intersecţia pe durata acestui semnal, deci capacitatea generală de circulaţie a intersecţiei. S-ar putea trage concluzia că, un ciclu de durată mare, va asigura o capacitate de circulaţie cu atât mai mare cu cât ciclul este mai mare.

Mărimea ciclului are însă un impact negativ asupra performanţelor intersecţiilor caracterizate de timpii de aşteptare şi lungimea cozilor.

Deci, va trebui găsită o valoare optimă a ciclului care să asigure capacitatea necesară şi un grad de confort ridicat. Experienţa a arătat că un ciclu de semaforizare dimensionat corect trebuie să se încadreze între anumite limite, tabelul 6.5.

În literatura de specialitate sunt prezentate o serie de metode de dimensionare a duratei ciclurilor, metode care prezintă unele dintre următoarele dezavantaje:

208

MODULUL 6. CIRCULAŢIA AUTOVEHICULELOR ÎN NODURILE DE REŢEA • nu iau în considerare toţi parametrii de calcul necesari, legaţi de configuraţia

geometrică a intersecţiei; • introduc o multitudine de coeficienţi, a căror alegere este subiectivă; • necesită un volum mare al calculelor care nu pot fi uşor verificate prin implementarea

lor pe teren. Tabelul 6.4.: Matricea timpilor intermediari Da De Ta Te Ti

[m] [m] [s] [s] [s] Faza 2 evacuează Faza 1 accede A 10,7 33,6 0,64 8,81 8,17 B 14,4 31,2 0,86 8,37 7,51 C 18,7 28,0 1,12 7,79 6,66 D 20,9 26,9 1,25 7,60 6,35 E 14,7 29,6 0,88 8,09 7,21 F 18,9 26,7 1,13 7,55 6,42 G 24,4 22,3 1,46 6,76 5,29 H 26,6 21,3 1,59 6,57 4,98 Faza 1 evacuează Faza 2 accede J 10,4 10,0 0,62 4,53 3,90 K 13,7 6,8 0,82 3,94 3,12

Tabelul 6.5.: Limitele duratei ciclurilor de semaforizare

minim normal maxim Două faze 35 s 45-60 s 80 s Intersecţie cu patru intrări 3-4 faze 45 s 45-60 s 80 s

Intersecţie cu mai mult de patru intrări - 70-90 s 120 s

Pornind de la relaţia (6.19) se pot înlătura parţial dezavantajele amintite, însă relaţia descrie foarte bine doar intersecţiile izolate nu şi cele integrate într-un sistem cu comandă centralizată, caz în care pentru determinarea ciclului şi a programelor de funcţionare a semafoarelor intervin şi condiţii restrictive impuse de sistem.

Formula (6.19) poate fi scrisă ca:

∑ ∑= =

+=F

j

F

jiv jj

TTC1 1

. (6.20)

Dacă se ia în considerare că:

β+α= jv nTj

, (6.21)

rezultă:

∑ ∑= =

⋅β+α=F

1j

F

1jjv FnT

j, (6.22)

unde:α - intervalul de timp dintre două vehicule ce acced în intersecţie, în s; β - intervalul de timp, în s, măsurat de la apariţia culorii verzi a semaforului electric,

după care primul vehicul accede în intersecţie;

209


nj – numărul de vehicule care ar trebui să intre în intersecţie pe durata semnalului de verde al fazei j pentru a fi asigurată o probabilitate de saturaţie de 5% pentru fluxul orar, Mj:

F – numărul maxim de faze. Utilizând distribuţia Poisson, pentru sosiri, cu fluxuri de circulaţie înregistrate pe 15

minute şi urmărind probabilitatea de saturaţie de 5% pentru o oră de funcţionare a semaforului, se va obţine relaţia:

38,018,1 +⋅= jj mn , (6.23)

unde mj reprezintă media sosirilor pe durata fazei j, fiind determinată de expresia:

CM

m jj ⋅=

3600, (6.24)

unde, Mj este fluxul orar înregistrat pe bandă de circulaţie cu trafic maxim, aferentă fazei j. Înlocuind expresiile parţiale, în formula generală a duratei ciclului de funcţionare a

semafoarelor, se obţine relaţia:

( )

∑

∑

=

=

⋅α⋅

−

β+α⋅⋅+= F

1jij

F

1jij

M36001811

380FTC

,

,. (6.25)

Dacă traficul nu este predominant de autoturisme se pot folosi aceleaşi valori pentru α şi β cu condiţia ca autovehiculele de orice fel să fie transformate în vehicule etalon folosind coeficienţii de echivalare recomandaţi de standardele naţionale, din tabelul 6.6:

Tabelul 6.6.: Tipurile de vehicule şi coeficienţii de echivalare

Motociclete cu ataş şi fără ataş, scutere, motorete, motociclete, mototriciclete; 0,5 Autoturisme fără sau cu remorci, autoturisme de tip Combi, microbuze, autobuze de mică capacitate, autocamioane autofurgonete; 1,0

Autocamioane cu sarcină utilă sub 3 tone cu sau fără remorcă, autocamioane cu sarcina utilă peste 3 tone fără remorcă, autobuze fără remorcă, autocare, tractoare fără remorcă;

2,0

Autocamioane cu sarcina utilă peste 3 tone cu remorcă, autobuze cu o remorcă, autotractoare cu o remorcă sau semiremorcă; 3,5

În cazul în care autocamioanele, autotractoarele sau tractoarele au două sau mai multe remorci, pentru fiecare remorcă se adaugă: 1,5

Autobuz articulat 4,0 Troleibuz 3,0 Tramvai motor 4,0 Tramvai articulat 6,0 Pentru fiecare remorcă de tramvai 2,0

*) La stabilirea coeficienţilor de echivalare s-a considerat ca vehicul etalon, Vt autoturismul. Dacă în calcul se iau vehicule fizice, parametrii α şi β trebuie calculaţi conform tabelului

6.7, care oferă posibilitatea de a determina distanţa faţă de linia de stop, pentru autovehicule uşoare şi grele precum şi timpul de intrare în intersecţie pentru cazul circulaţiei normale şi forţate.

Determinarea tăriei orare maxime se face prin înregistrarea volumelor de trafic corespunzătoare sfertului de oră, conform tabelului 6.8, prin transformarea diferitelor categorii de vehicule în vehicule etalon. Se alege sfertul de oră cel mai încărcat, care înmulţit cu patru va da valoarea tăriei orare maxime.

210


Tabelul 6.7.:- Determinarea diferiţilor parametri, funcţie de poziţia vehiculului în coloană Poziţia în coloană 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Autoturisme în stocaj

Distanţa faţă de linia de stop, m 2 8 14 20 26 32 44 48 50 56

Timpul de intrare, s Circulaţie normală 4 6,5 9 11,5 14 16,5 19 21,5 24 26,5

Circulaţie forţată 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Autovehicule grele. Distanţa faţă de linia de stop, m 2 10 18 26 34 42 50 58 66 72

Timpul de intrare, s Circulaţia normală 6 10,5 15 19,5 24 28,5 33 37,5 42 46,5

Circulaţia forţată 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42

Pentru volumele care virează trebuie folosiţi coeficienţi majoraţi, astfel: • pentru virajul stânga al unui vehicul uşor - 1,6 Vt, iar al vehiculului greu de 2,6 Vt. • pentru virajul dreapta al vehiculului uşor – 1,3 Vt, iar al vehiculului greu de 2,3 Vt.

Tabelul 6.8.: Exemplu de înregistrare a volumelor de trafic

Intersecţia nr.: 1 Accesul: Dinspre Dârste spre Centru Autotu-

risme

Autobuze Autobuze articulate

Autocamioane < 3 tone Total

1500-1515 27 123 2 4 4 8 3 10 - 2 4 1 2 46 133 1515-1530 32 106 2 4 5 10 3 11 - 3 6 - - 52 116 1530-1545 39 108 3 6 5 10 3 10 - 4 8 - - 63 118 1545-1600 37 114 2 4 5 10 2 7 - 1 2 2 4 50 128 Σ 135 451 18 38 18 38 38 - - 20 - 6 211 495 Pondere, % 64 91 - 8 8 - 18 - - 10 - 1 100 100

Pentru fiecare mişcare din intersecţie se alege, corespunzător fiecărei faze valoarea maximă a tăriei orare pe o singură bandă de circulaţie.

Calculul timpilor de verde Timpii de verde de funcţionare a semafoarelor destinate dirijării traficului de vehicule pot

fi stabiliţi cu relaţia:

β+α⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⋅

⋅= 380C

3600M181

T jvj ,

,. (6.26)

Literatura de specialitate oferă diagrame care permit calculul direct al semnalului de verde, dacă se cunoaşte durata ciclului şi volumele orare maxime.

Întrucât traficul urban manifestă variaţii foarte mari (ca intensitate şi structură) şi ţinând cont de faptul că nu se dispune de automate de dirijare a circulaţiei acţionate de vehicule, se recomandă întocmirea programelor de funcţionare a semafoarelor care să permită “curgerea” normală a fluxurilor de vehicule, deci având valori diferite pentru durata ciclului şi timpilor de verde, funcţie de oră. După determinarea programelor de funcţionare a semafoarelor, se poate constata că, oricât de abil ar fi întocmite acestea nu pot satisface în proporţie de sută la sută cerinţele complexe de dirijare a traficului urban.

Se impune deci o perioadă de testare, sub trafic, a programelor elaborate iniţial, pe parcursul a 2-3 luni (selectându-se pentru aceasta în special perioadele de timp cu trafic

211

MODULUL 6. CIRCULAŢIA AUTOVEHICULELOR ÎN NODURILE DE REŢEA intens şi fluctuaţii importante în intensitate ale acestuia), după care se efectuează modificările de fineţe pe care le impune practica.

Costurile implementării unui anumit program ar putea fi diminuate prin simularea pe calculator a circulaţiei rutiere şi stabilirea performanţelor intersecţiilor studiate. Etapele analizei fluxurilor de trafic sunt prezentate în figura 6.13.

Metoda Greenshields Metoda se bazează pe

presupunerea că sosirea autovehiculelor într-o intersecţie este de tip Poisson adică, pentru un număr mediu de sosiri λ în intersecţie, în intervalul de timp t, probabilitatea de a pătrunde în intersecţie x autovehicule în intervalul de timp t, este dată de relaţia:

( )!

,x

mexmPx

m ⋅= − . (6.27)

Să presupunem că un interval verde permite trecerea unui număr maxim de autovehicule, notat cu n. Unei anumite durate a ciclului îi corespunde o sosire medie a vehiculelor λ.

Figura 6.13. Schema bloc a programului analizei fluxurilor

Dacă x > λ se spune că faza este saturată deoarece nu toate vehiculele care sosesc pe durata ciclului C pot fi evacuate pe durata semnalului verde.

Probabilitatea de a avea o fază saturată este egală cu probabilitatea de a observa un număr de sosiri >n, adică:

( ) ( ) ( ) ...!!

λ−+

λ−+

+λ

++

λ=> e

2ne

1nnxP

2n1n

, (6.28)

( ) ∑∞

+=

−=>1 !nx

x

ex

nxP λλ . (6.29)

P(x>n) – este probabilitatea de slăbiciune a fazei. Numărul n se poate determina experimental conform recomandărilor cercetătorului american Greenshields, care a constatat că în cazul unui trafic predominant de autoturisme, intrarea vehiculelor în intersecţie după apariţia semnalului verde are caracter de legitate, fapt observat în tabelul 6.9.

Tabelul 6.9.: Intrarea vehiculelor în intersecţie după apariţia semnalului verde Poziţia vehiculului în

coloană Timpul de intrare în intersecţie după apariţia culorii

verzi a semaforului, secunde 1 3,8 = 2,1.1 + 3,7 – 2 2 6,9 = 2,1.2 + 3,7 – 1 3 9,6 = 2,1.3 + 3,7 –0,4 4 12,0 = 2,1.4 + 3,7 –0,1 5 14,2 = 2,1.5 + 3,7 6 16.3 = 2,1.6 + 3,7

Când se introduce o fază precisă de galben înainte de verde, valoarea lui β = 3,7 scade

la β = 1,7, deci timpul de intrare în intersecţie scade pentru fiecare autovehicul din coloană cu 2 secunde. Relaţia de calcul luată în considerare este de forma,

Tvj = αnj + β.

212


Durata ciclului este obţinută prin aproximări succesive. Prin această metodă se obţine o durată a celui mai scurt ciclu, care dă posibilitatea de slăbiciune sub 5%.

Pentru debite îndepărtate de debitul de saturaţie metoda dă cicluri prea scurte. Invers, pentru debite care se apropie de debitele de saturaţie, se ajunge la durate ale ciclului de până la două minute.

În calculul duratei ciclului după metoda Greenshields nu se ţine cont de următorii parametri:

• timpul pierdut la demarare; • timpul de roşu integral; • întârzierea datorată aşteptărilor şi intoleranţa conducătorilor auto pentru cicluri lungi; • nu se iau în considerare benzile speciale pentru viraje şi faze speciale.

Metoda Korte Metoda are ca punct de plecare metoda Greenshields adaptată pentru condiţiile

Europei. Se ştie că, într-o intersecţie, se introduce semaforizarea când apar timpi de aşteptare şi lungime de stocaj.

Timpii de aşteptare sunt cu atât mai mari cu cât intersecţia se apropie de limita de capacitate. Experienţa arată că o intersecţie nu trebuie semaforizată atunci când suma tuturor vehiculelor care acced în intersecţie pe oră, exprimată în vehicule etalon şi înregistrată 8 ore pe zi, nu neapărat consecutive, ci mai degrabă cele mai solicitate, într-una din zilele medii ale săptămânii, nu depăşeşte valorile:

• 750 Vt/h – în oraş (175 Vt/h pe banda cel mai puţin solicitată); • 500 Vt/h – pentru drumuri interurbane (125 Vt/h pe banda cel mai puţin încărcată). Pentru determinarea ciclului şi a fazelor se foloseşte metoda de calcul a timpului de

staţionare a unui vehicul care opreşte la intersecţie pe intervalul de roşu. Când un interval de roşu întrerupe un flux se formează o coloană de vehicule în repaus.

La schimbarea culorii semaforului apar timpi pierduţi la demarare, astfel că, la apariţia culorii verzi pentru faza respectivă un număr considerabil de vehicule pot fi reţinute sau stânjenite, număr ce depinde de:

• intervalul de roşu absolut; • intervalul de timp dintre vehiculele care sosesc; • pornirea şi traversarea unei coloane de vehicule; • intervalul de verde absolut. Din condiţia ca timpii de aşteptare al tuturor vehiculelor care acced în intersecţie şi

lungimea de stocaj să fie minime s-a dedus relaţia următoare pentru durata ciclului,

∑

∑

+

=

δ⋅−

τ= n

1xxx

n

1xx

M3600

3600C , (6.30)

unde: C - durata ciclului, s; τx - timp pierdut cu demarajul, s; δx - intervalul, în timp, dintre vehiculele oprite la semafor, s; Mx- tăria orară pentru fiecare acces, Vt/h.

Durata semnalului verde pe faza i, este:

Tvi = niδx + τi, , (6.31) unde: i – numărul fazei;

ni –numărul de vehicule ce pot fi evacuate pe faza i.

213


Determinarea relaţiei s-a făcut pornind de la presupunerea unei sosiri de tip Poisson, calculându-se probabilitatea de deservire a fiecărei faze, astfel încât să fie mai mare de 95% pe ambele direcţii:

λ−

=

⋅λ

= ∑ ex

Pn

0x

x

!. (6.32)

Şi în acest caz, ca şi în cazul metodei Greenshields, pentru debite îndepărtate de debitele de saturaţie se obţin cicluri foarte scurte. Se obţine însă, cu o probabilitate de deservire de 95%, durata celui mai mic ciclu.

Metoda Webster Elementele principale s-au obţinut prin simularea legii sosirilor şi plecărilor vehiculelor

determinate experimental. Preocuparea de bază este minimizarea întârzierilor suferite de autovehicule.

Simularea acestor două legi (sosire şi plecare) a permis determinarea unei formule pentru a exprima întârzierea medie în funcţie de parametrii ce descriu intersecţia şi traficul.

Pentru o intrare dată, întârzierea medie pe vehicul este:

( )( ) ( )

( )λ+σ⋅⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⋅−σ−

σ+

σ⋅λ−λ−

= 523

1

2

22

QC650

1Q2121Cd , . (6.33)

Sunt introduse noţiuni noi ca: v – timp de verde real; V – timp de verde efectiv (verde + galben): V = v + g; V′ - timp de verde util (timp de verde efectiv diminuat cu timpul t pierdut la începutul şi

sfârşitul fazei verzi, V′ = V – t. Timpul pierdut este greu de măsurat. El poate fi estimat prin experienţe la 0,5…7

secunde. Notaţiile din formula (6.33) reprezintă: C – durata ciclului, Vt/h; Q – debitul sau tăria, Vt/h; λ - raportul dintre verdele util şi durata ciclului.

CV ′=λ . (6.34)

Se defineşte gradul de saturaţie σ ,

SC⋅λ

=σ , (6.35)

cu S debitul de saturaţie al intrării considerate. S-a admis că debitul de saturaţie este proporţional cu lăţimea intrării:

LS ⋅= 535 . Durata ciclului care minimalizează întârzierea totală a vehiculelor este dată de relaţia:

YTC−

+⋅=

155,1

0 , (6.36)

unde: ∑ ∑+= PtT ,

Y – suma rapoartelor debitelor reale/ debite de saturaţie ale culoarelor principale ale fiecărei faze;

∑=SQY . (6.37)

Repartiţia pe faze este dată de relaţia:

214


( TCYYV i

i −= 0 ), (6.38)

cu

i

ii S

QY = . (6.39)

Această perioadă este experimentală şi ţine seama de o serie de factori neglijaţi de celelalte metode. Astfel, se ţine seama de faptul că debitele de saturaţie sunt mai mici pe un acces pe care există staţionări, caz în care se calculează o pierdere de lăţime datorată staţionărilor, unde:

( )V

DL 5,79,065,1 −−= , (6.40)

cu: V – timp de verde pe accesul considerat; D – distanţa de staţionare de la linia de stop până la primul vehicul aflat în staţionare. Această metodă ia în considerare şi curenţii de trafic care virează.

• Virajul la dreapta depinde de raza de virare şi de fluxul de pietoni. Debitul de saturaţie pentru un curent de trafic ce virează dreapta este dat de relaţia:

-pentru o bandă de circulaţie:

r

S5,11

1800

+= ; (6.41)

-pentru două benzi de circulaţie:

r

S5,11

3000

+= . (6.42)

• Pentru virajul la stânga, Webster ia în considerare, în primul rând că, un vehicul virând stânga este echivalent cu 1,75 vehicule directe.

În ceea ce priveşte coeficientul de echivalare, sunt luaţi în considerare următorii coeficienţi: • 1,75 pentru vehicule grele pe direcţia înainte; • 2, înmulţit cu coeficientul de echivalare din tabelul 6.6 pe direcţia virajului.

Autorul metodei a constatat în urma cercetărilor experimentale că, pentru cicluri care se încadrează în intervalul (0,75 C0 – 1,5 C0), creşterea întârzierilor raportate la ciclul optim nu depăşeşte 20%. Repartiţia fazelor se face tot pe principiul minimizării întârzierilor.

Metoda Le Cocq Are la bază metoda Webster căreia îi aduce unele îmbunătăţiri, prin luarea în

considerare a unor factori, pe care celelalte metode i-au neglijat. Principiul minimizării întârzierilor este criteriul de bază în această metodă. Metoda Le

Cocq ia în calcul următoarele categorii de factori: • caracteristicile traficului:

• debitele totale pe fiecare acces; • debitele fluxurilor de trafic care virează; • debitele pe categorii de vehicule; • debitele de pietoni.

• caracteristicile geometrice ale intersecţiei: • lăţimea fiecărui acces; • razele de viraj ale fluxurilor de trafic în viraj; • declivităţile acceselor;

215


• capacitatea de stocaj la stânga. • caracteristicile generale:

• populaţia oraşului; • zona unde se situează intersecţia; • staţionări în apropierea intersecţiei; • condiţiile în care se desfăşoară traficul rutier în intersecţie.

Valorile de trafic înregistrate, în vehicule fizice, se transformă în vehicule etalon, prin multiplicarea cu coeficienţii din tabelul 6.6.

Durata ciclului se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi în cazul metodei Webster, formulă care minimizează întârzierea totală a vehiculelor şi care cuprinde aceleaşi notaţii,

YTC−

+⋅=

155,1

0 . (6.43)

Debitele de saturaţie se calculează considerând că există o relaţie de proporţionalitate între debit şi lăţime:

LS ′=′ 535 ,

pentru L′ > 5 m, iar pentru lăţimi cuprinse între 3,5 ≤ L ≤ 5 m se utilizează tabelul 6.10.

Tabelul 6.10.: Coeficienţii de corecţie ai debitelor de saturaţie funcţie de lăţimea benzii - Coeficient de corecţie Nr.

crt. Lăţimea benzii de

circulaţie, m Străzi cu două benzi Străzi cu mai mult de două benzi1 3,50 1,00 1,00 2 3,25 0,90 0,95 3 3,00 0,80 0,90 4 2,75 0,70 0,80

În tabelul 6.11. se regăsesc coeficienţii de corecţie datoraţi densităţii populaţiei.

Tabelul 6.11.: Coeficienţii de corecţie datoraţi densităţii populaţiei

Populaţia oraşului, locuitori Coeficientul C1

> 1 000 000 1,10 500 000 – 1 000 000 1.05 250 000 – 500 000 1,00 100 000 – 250 000 0,95 < 100 000 0,90

Tabelul 6.12. prezintă coeficienţii de corecţie datoraţi condiţiilor în care se desfăşoară

traficul:

Tabelul 6.12.: Coeficienţii de corecţie datoraţi condiţiilor de mediu Condiţii Coeficientul C2

Bune

Pietoni puţini Vizibilitate bună Staţionări puţine sau deloc Aliniament bun Viteza mare

1,1

Medii Amestec de condiţii bune şi rele 1,0

Rele

Pietoni numeroşi Vizibilitate slabă Viteză medie scăzută Numeroase vehicule în staţionare Zonă comercială

0,9

216


Debitul de saturaţie obţinut este un debit brut care se corectează cu o serie de coeficienţi ce ţin seama de:

• densitatea populaţiei; • zona în care este amplasată intersecţia; • condiţiile în care se desfăşoară traficul; • declivităţi.

Coeficientul C3, datorat declivităţilor se calculează astfel:

( )103,013 −±= εC ,

unde, ε este declivitatea, %.

12,17,0 3 ≤≤ C .

În ceea ce priveşte lăţimea care intră în formula debitului de saturaţie se ia în calcul lăţimea utilă, ţinând cont că lăţimea reală scade datorită staţionărilor. Staţionările se iau în considerare numai dacă distanţa de staţionare este mai mică de 62 m.

Lăţimea utilă se calculează cu formula:

( )60

5,703,065,1 nDLL −−+−=′ , (6.44)

unde: L – lăţimea reală, m; D – distanţa de staţionare, m; N – numărul manevrelor de staţionare pe oră. Repartiţia pe faze se face cu relaţia:

( TCYYV −

′=′ ), (6.45)

Timpul de verde efectiv (verde + galben) se obţine adăugând la timpul de verde util timpul pierdut pe fază.

Timpul de verde real este:

gtVV p −+′= (6.46)

unde: tp – timp pierdut pe fază; G – timp de galben.

La valorile de trafic actuale nu se mai pune problema să permitem simultan sensurile înainte şi la stânga, făcându-se opţiunea pentru fază distinctă pentru virajul stânga sau intrare concomitentă a celor trei fluxuri (stânga, înainte, dreapta) pe sensul ascendent fără ca, pe sensul descendent (acolo unde există) să avem permisiunea de trecere.

În ceea ce priveşte virajul la dreapta se recomandă introducerea unei faze speciale la dreapta doar în următoarele condiţii: • nu există conflicte cu traficul de traversare; • nu există conflicte cu pietonii; • lăţimea accesului este suficient de mare pentru a permite crearea unei căi speciale

pentru virajul dreapta. Analiza posibilităţilor de traversare ale pietonilor, se realizează după ce au fost

calculate ciclul şi s-a realizat repartizarea pe faze. Se consideră timpul de traversare al pietonilor egal cu timpul de roşu al intrării luate în studiu. Dacă timpii de roşu sunt mai mici decât timpii de traversare, trebuie modificată durata ciclului în mod corespunzător, fie să se adopte una din soluţiile următoare: • traversarea în două etape, cu refugiu pe axul drumului, când este posibil, pentru străzi

cu lăţimi depăşind 14 m;

217

MODULUL 6. CIRCULAŢIA AUTOVEHICULELOR ÎN NODURILE DE REŢEA • pasaj subteran pentru pietoni, cu scări acţionate electric, pentru bătrâni şi bolnavi; dacă

aceste două soluţii nu sunt economic posibile, se va mări durata ciclului, astfel încât timpul de roşu să fie egal cu timpul de traversare al pietonilor. Se înţelege că, proporţional se vor mări toţi timpii.

6.4. ANALIZA CAPACITĂŢII DE CIRCULAŢIE. Caracteristicile de operare ale intersecţiilor semnalizate pot fi estimate şi evaluate cu

ajutorul analizei capacităţii şi performanţelor. Un rezultat important al analizei capacităţii este raportul dintre volum şi capacitate

(V/C), numit gradul de saturaţie. Acest raport arată cât din capacitatea intersecţiei este utilizată de cererea de trafic.

Performanţa unei intersecţii este dată prin estimarea întârzierii medii a fiecărui vehicul care străbate această intersecţie. întârzierile scurte caracterizează un nivel bun de serviciu pe când întârzierile mari, un nivel scăzut (de exemplu, o întârziere de 5 s/veh, caracterizează nivelul A, iar 30 s/veh, nivelul D). Performanţele slabe ale nivelului D, recomandă modificarea programului de semaforizare, redistribuirea fluxurilor sau chiar modificarea elementelor geometrice ale intersecţiei.

Nivelul de serviciu are influenţă directă asupra raportului V/C. Normele internaţionale recomandă o procedură bazată pe semnalele de intrare, clasificate în cinci categorii. • caracteristicile traficului, cum ar fi diagramele fluxurilor din intersecţii; • compoziţia traficului cum ar fi proporţia vehiculelor grele în trafic, pe fiecare bandă; • caracteristicile geometrice: numărul de benzi, lăţimea benzilor şi mărimea acceselor; • caracteristicile programelor de semaforizare: tipul de program (prestabilit sau flexibil)

lungimea ciclului, durata semnalelor de verde; • alte caracteristici de operare, cum ar fi: mişcarea progresivă, existenţa parcărilor şi

frecvenţa manevrelor de parcare, precum şi blocajele create de autobuzele blocate. După ce toate aceste informaţii au fost culese, volumul de trafic este ajustat pentru

a reflecta condiţiile perioadei de observare. Această ajustare este realizată prin multiplicarea volumului corespunzător orei de vârf cu factorul orei de vârf, F:

F = Volumul orei de vârf/ 4(V15 min) (6.47) în mod frecvent volumele de trafic se culeg la fiecare 15 minute. Pe baza datelor

culese, se identifică ora de vârf; volumul cules în acest interval, este volumul orei de vârf, utilizat în ecuaţia (6.47) în continuare, se identifică sfertul de oră cel mai încărcat şi se înlocuieşte la numitorul aceleiaşi ecuaţii. Două sau mai multe intersecţii pot avea caracteristici diferite, funcţie de solicitările zonei.

Ultimul pas în ajustarea volumelor este gruparea fluxurilor direcţionale în fluxuri care folosesc aceeaşi bandă (diagrama fluxurilor), precum şi stabilirea diagramei fazelor pe criterii de eficienţă a intersecţiei. De exemplu, o intersecţie cu două benzi pe fiecare acces poate fi analizată după unul din cele trei cazuri: • singură bandă serveşte toate cele trei direcţii (mişcări); varianta este utilizată atunci

când pentru mişcarea de virare (stânga sau dreapta) sunt puţine cereri; • două benzi: una serveşte pentru mişcarea înainte şi la stânga, cealaltă pentru

mişcarea înainte şi la dreapta; • două benzi: una pentru mişcarea înainte şi la dreapta, iar cealaltă pentru virarea la

stânga, atunci când fluxul pe această direcţie are o valoare importantă şi se prevede o fază specială.

Al doilea pas în analiza volumelor de trafic este estimarea valorilor fluxurilor de saturaţie pentru fiecare grup de benzi. Fluxul de saturaţie descrie modul în care conducătorii auto eliberează intersecţia, el fiind esenţial în stabilirea ratei serviciului. El reprezintă numărul

218

MODULUL 6. CIRCULAŢIA AUTOVEHICULELOR ÎN NODURILE DE REŢEA maxim de vehicule care pot fi servite într-o oră, prin afişarea continuă a semnalului de verde şi o curgere continuă a vehiculelor. Se exprimă în vehicule etalon/oră timp de verde.

Să consideram că într-o intrare a unei intersecţii cu o bandă de circulaţie care are o infinitate de vehicule care aşteptă în şir. în coordonate x-y se prezintă modelul conducătorilor (figura 6.11). Semnalul fiind roşu, la momentul to se afişează semnalul de verde. Este o reacţie firească, întârzierea la plecare (de la percepţia schimbării semnalului până la apăsarea pedalei de acceleraţie), iar la momentul t1, primul autovehicul din coadă va traversa linia de stop. Fiecare vehicul care a trecut linia de stop se considera "descărcat".

După aproximativ, al 4-lea autovehicul descărcarea este rapidă şi aproape uniformă. Autovehiculele trec cu o rată constantă şi intervalele de timp dintre autovehicule sunt aproximativ egale. Punctul de saturaţie a fost atins deoarece aceasta este rata de descărcare cea mai mare posibilă. Fluxul obţinut este fluxul de saturaţie. Normal, procesul de descărcare nu este constant, însă modelul reproduce realitatea destul de bine.

La sfârşitul verdelui, momentul t3, apare semnalul de galben. Câţiva conducători vor încerca să evacueze intersecţia pe durata acestui semnal, utilizând în realitate şi o parte din semnalul roşu. Prezenţa acestor conducători dispuşi să încalce legislaţia rutieră şi riscând, arată că se impune reevaluarea semnalului de galben, rezolvarea corectă a problemei zonei de dilemă.

Cea mai importantă problemă în determinarea fluxului de saturaţie este intervalul mediu de timp dintre autovehiculele care evacuează intersecţia, h (s). Fluxul de saturaţie va fi:

3600=S , [Vt]

Deoarece S descrie comportarea conducătorilor, caracteristicile vehiculelor ca şi mărimea şi caracteristicile acceleraţiei, condiţiile de trafic, factorii de mediu influenţează fluxul de saturaţie. Cercetările arată că fluxul de saturaţie este mai mare în mediu suburban şi mai scăzut în mediu urban sau când apar anumite condiţii meteorologice nefavorabile.

Pentru analiza capacităţii de circulaţie în intersecţie, se adoptă pentru început un flux de saturaţie So, considerat frecvent de 1800 Vt/h pentru o singura bandă de circulaţie. Aceasta este valoarea ideală căci, aşa cum s-a mai spus, trebuie luate în considerare şi caracteristicile drumului precum şi alţi factori. Astfel că, So trebuie ajustat pentru a reflecta realitatea. Această ajustare ia în considerare şi condiţiile de mediu, astfel: unde, coeficienţii au următoarea semnificaţie:

876543210 CCCCCCCCNSS ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅= , (6.48)

N - numărul benzilor de circulaţie; C1-.coeficientul ce ţine cont de lăţimea benzii de circulaţie; lăţimea cea mai confortabilă

(normală) corespunde valorii 1,00 a coeficientului, pentru care se obţine valoarea maximă a fluxului; coeficientul C1 ia valori între 0,87 - 1,10 pentru lăţimi cuprinse între 2,5 m - 4,5 m;

C2-coeficient ce ţine cont de greutatea vehiculului; autovehiculele grele au acceleraţie scăzută, deci au tendinţa de a reduce probabilitatea de descărcare a intersecţiei deoarece se creează intervale de timp mari între autovehicule şi fluxul scade. Coeficientul C2 ia valori între 1,00 - 0,87 pentru autovehiculele grele a căror pondere este între 0% şi respectiv, 30%;

C3 -coeficient ce ţine seama de înclinarea drumului; panta produce o scădere a acceleraţiei, deci intervalele de timp dintre autovehicule cresc şi fluxul scade; în cazul rampelor situaţia este inversă, C3 este cuprins între 0,97 -1,03 pentru pante cuprinse între +6% şi -6%.

C4-coeficient ce ţine cont de locurile de parcare; parcările alăturate unei intersecţii au tendinţa de a interfera cu fluxurile de trafic, deci manevrele de parcare întrerup

219

MODULUL 6. CIRCULAŢIA AUTOVEHICULELOR ÎN NODURILE DE REŢEA descărcarea normală; reducerea numărului benzilor de serviciu măresc impactul parcării; pentru o singură bandă acest coeficient este de 1,0 - 0,7 pentru parcări cu 0 - 40 parcări/oră; coeficientul are valori mai mici pentru intrări cu 2 sau mai multe benzi;

C5-coeficient ce ţine cont de autobuzele blocate; transportul în comun care prezintă staţii apropiate de intersecţii generează scăderea fluxului de saturaţie; o bandă poate fi temporar blocată pe durata verdelui, sau viteza va scădea în apropierea mijloacelor de transport oprite, deci valoarea fluxului va scădea; pentru intrări cu o singura bandă acest coeficient ia valori între 1,00 - 0,83 pentru un număr de 0 - 40 autobuze/h, fiind mai mic pentru mai multe benzi de circulaţie;

C6 - coeficient ce ţine cont de tipul intersecţiei; se recomandă valori ale fuxului critic So = 1600 Vt/h pentru oraşe mici, So = 2000 Vt/h pentru intersecţii foarte mari dar având o proiectare foarte bună;

C7, C8 -coeficienţi ce ţin cont de mişcarea de virare (la stânga şi la dreapta); virarea are adesea conflicte cu traficul de traversare şi/sau pietonii, ca rezultat fluxul de saturaţie trebuie să fie mai scăzut decât în cazul mişcării înainte; tipul de mişcare - la dreapta sau la stânga - procesul de servire - protejare, permisiunile sau combinaţiile celor două - volumele de trafic opus şi numărul pietonilor trebuie introduse ca elemente de intrare pentru estimarea acestor coeficienţi; valorile lor sunt cuprinse între 0,95 - 0,25; analiza virărilor are foarte mult în comun cu mişcările din intersecţii.

Ajustarea volumelor de trafic şi ca urmare, traficul de saturaţie se face corespunzător fiecărui grup de benzi, astfel:

CgSc i

ii = , (6.49)

unde: ci - capacitatea unui grup de benzi i, Vt/bandă; Si - fluxul de saturaţie calculat pentru grupul i; gi - timpul de verde alocat fazei i; C - lungimea ciclului, s.

Gradul de saturaţie este estimat astfel:

i

ii c

VX = , (6.50)

unde: Xi - gradul de saturaţie al grupului de benzi i; Vi - volumul orei de vârf pentru grupul i; ci - capacitatea pentru grupul i.

Cu scopul stabilirii gradului de saturaţie pentru întreaga intersecţie, trebuie identificate mişcările critice pentru fiecare fază. Dacă mai mult decât un grup de fluxuri este servit într-o fază, grupul de benzi cu cea mai mare raţie a fluxului (V/S)i este considerat cel critic. Procesul alegerii mişcării critice este identic cu cel prezentat pentru calculul duratei ciclului.

Gradul de saturaţie critic, Xc, pentru întreaga intersecţie este estimat cu relaţia următoare:

∑ −⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

LCC

SVX

crtc , (6.51)

unde, L este timpul total pierdut pe durata unui ciclu, egal cu suma timpilor galben şi roşu peste tot. Coeficientul Xc este folosit în particular în intersecţiile cu benzi suprasaturate. De exemplu, un grup de benzi poate avea coeficientul Xi = 1,04, ceea ce presupune o capacitate excedentară de 4%. Dacă Xc < 1,00, rezultă că benzile nu sunt folosite pentru întreaga lor capacitate. Astfel că, Xc, furnizează siguranţa înainte de a lua măsuri mai dure

220

MODULUL 6. CIRCULAŢIA AUTOVEHICULELOR ÎN NODURILE DE REŢEA cum ar fi reproiectarea intersecţiei, cu străzi mai largi, redirecţionarea curenţilor de trafic şi altele.

Ultimul pas în analiza capacităţii de circulaţie este performanţa evaluării, bazată pe întârzierea medie a tuturor vehiculelor utilizând aceste facilităţi. întârzierea totală a unei călătorii are două componente, una pe parcurs, iar cealaltă la linia de stop.

Întârzierea pe parcurs pentru un vehicul individual este diferenţa între momentul când a sosit şi momentul când ar fi trebuit să sosească deplasându-se continuu. Întârzierea la stop pentru un vehicul singular este perioada de timp pierdută stând, posibil la coadă, într-o intersecţie semaforizată. O valoare obişnuită se consideră cea de 5 min/h/vehicul.

Şi în acest caz sunt estimate două componente pentru fiecare grup de benzi: d1 - întârzierea uniformă şi d2 - întârzierea excedentară. Prima componentă prezintă o sosire uniformă, în timp ce a doua, o sosire aleatoare. Ele

pot fi descrise de relaţiile următoare: Întârzierea totală pentru fiecare grup de linii se determina cu relaţia:

XCgCg

Cd−

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

⋅=1

138,01 (6.52)

( )⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

+−+−⋅=cXXXXd 1611173 22

2 (6.53)

Întârzierea totală pentru fiecare grup de linii se determină cu relaţia:

( iip ddfd 21 += ) (6.54)

unde: d = întârzierea totală; fp= factorul de progresie pentru grupul de benzi i.

Factorul de progresie ţine seama de sosirea autovehiculelor în raport cu indicaţia semaforului. Când cele mai multe sosiri au loc în timp ce este afişat semnalul roşu pentru grupul de benzi analizat (o fază), avem progresie săracă, iar întârzierile tind să fie mai mari decât media (fp> 1,0). Sosirile aleatoare au loc pentru fp = 1,0, condiţiile mediei. Pe de alta parte , când au loc mai multe sosiri în timp ce este afişat verdele, o progresie bună, întârzierile tind să fie mai mici decât media (fp < 1,0). Mărimea întârzierilor defineşte nivelul serviciului pe faza respectivă pentru o intrare şi pentru o intersecţie ca un întreg. întârzierea pe intrare decurge din importanţa fazei şi a volumului traficului pe intrare. întârzierea pe intersecţie rezultă din ponderea întârzierilor pe intrări şi volumele respective de trafic. Se adoptă o întârziere de:

< 5,0 s/veh pentru nivelul A; 5,1 - 15,0 s/veh pentru nivelul B; 15,1 - 25,0 s/veh pentru nivelul C; 25,1 - 40,0 s/veh pentru nivelul D; 40,1 - 60,0 s/veh pentru nivelul E;

> 60,0 s/veh pentru nivelul F. Performanţele inegale de-a lungul intrărilor, date de diferitele faze, indică faptul că

timpul de verde nu este alocat corect. Analizarea performanţelor reţelelor de străzi semaforizate este o problemă foarte importantă căreia ingineria de trafic îi acordă atenţia cuvenită.

221


TEST 10

1. Care sunt principiile care stau la baza proiectării intersecţiilor semaforizate? 2. Explicaţi modalitatea de verificare a legăturii dintre caracteristicile geometrice şi cele

funcţionale ale unei intersecţii semaforizate? 3. Care sunt componentele temporale principale ale unui program de semaforizare? 4. Reprezentaţi grafic punctele de conflict pentru o intersecţie cu trei intrări. 5. Definiţi timpul intermediar. Care este utilitatea lui? 6. Care sunt mărimile de care depinde timpul de evacuare? Dar cel de acces în

intersecţie? 7. Cunoscând relaţia de calcul a ciclului de semaforizare,

( )∑=

+=F

ljiv TTC

1,

explicaţi modalitatea de optimizare a programului de semaforizare după criteriul siguranţei circulaţiei la schimbarea a două faze succesive.

8. Întocmiţi matricea timpilor intermediari pentru o intersecţie cu trei intrări şi două faze

de circulaţie. 9. Explicaţi notaţiile folosite în formula ciclului de semaforizare:

( )

∑

∑

=

=

⋅α⋅

−

β+α⋅⋅+= F

1jij

F

1jij

M36001811

380FTC

,

,.

10. Care sunt etapele parcurse în întocmirea planului de semaforizare?

6.3.3. Reglementări prin semaforizare......................................................................203 6.3.3.1. Proiectarea geometrică a intersecţiilor semaforizate................................203 6.3.3.2. Întocmirea programelor de funcţionare a semafoarelor............................205

6.4. Analiza capacităţii de circulaţie. ............................................................................218

222

modul 6 2

Documents