4 αστικά οδικά δίκτυα...Στο Σχήμα 4.3 δίνεται το ποσοστό...

4 αστικά οδικά δίκτυα

ΣύνοψηΗ ανάπτυξη των αστικών περιοχών πριν από την εξάπλωση του ΙΧ αυτοκι-νήτου δεν δημιούργησε τις απαραίτητες προϋποθέσεις για τη διαμόρφω-ση ενός οδικού δικτύου με την κατάλληλη μορφή και χωρητικότητα για την εξυπηρέτηση του μεγάλου αριθμού αυτοκινήτων που κυκλοφορούν σήμερα στις σύγχρονες πόλεις. Αυτό το πρόβλημα επιτείνεται με τη σύγ-χρονη βιώσιμη προσέγγιση στον σχεδιασμό των αστικών οδικών δικτύων καθώς θα πρέπει παράλληλα με την κυκλοφορία των ΙΧ αυτοκινήτων να εξασφαλιστεί κατά μήκος τους και η άνετη και ασφαλής μετακίνηση και των εναλλακτικών προς αυτό μέσων μεταφοράς. Στο κεφάλαιο αυτό δί-νονται βασικά στοιχεία για τον σχεδιασμό των αστικών οδικών δικτύων σε σχέση με τη λειτουργία της μηχανοκίνητης κυκλοφορίας. Συγκεκριμέ-να, παρουσιάζεται αρχικά η δομή και η λειτουργική ιεράρχηση των αστι-κών οδών, ενώ παράλληλα γίνεται μια αναφορά στα βασικά μεγέθη της κυκλοφοριακής ροής. Στη συνέχεια, αφού αναλυθούν οι βασικές έννοιες της χωρητικότητας και της στάθμης εξυπηρέτησης παρουσιάζονται οι μεθοδολογίες υπολογισμού της στάθμης εξυπηρέτησης τόσο κατά μή-κος ενός μεμονωμένου οδικού τμήματος όσο και κατά μήκος ενός οδικού άξονα λαμβάνοντας υπόψη και τις καθυστερήσεις από τη διέλευση των διασταυρώσεων.

Προαπαιτούμενη γνώσηΔεν απαιτείται ιδιαίτερη προαπαιτούμενη γνώση για την κατανόηση της ύλης του κεφαλαίου. Ωστόσο θεωρείται σκόπιμη η σχετική εξοικείωση με τη σύγχρονη θεωρία και την πρακτική στο αντικείμενο της Κυκλοφο-ριακής Τεχνικής. Συγκεκριμένα για την κατανόηση του υπολογισμού της στάθμης εξυπηρέτησης κατά μήκος των οδικών τμημάτων θα βοηθούσε η ανάγνωση των σχετικών κεφαλαίων στο σύγγραμμα Φραντζεσκάκης κ.ά. (2009) όπου γίνεται μια πιο διεξοδική ανάλυση των βασικών εννοιών για τη σηματοδότηση και τον υπολογισμό των καθυστερήσεων στις δια-σταυρώσεις.

9 5 « α σ τ ι κ ά ο δ ι κ ά δ ί κ τ υ α

4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Από τα τέλη της δεκαετίας του ’40 το οδικό δίκτυο έπαιξε κυρί-αρχο ρόλο στην εξυπηρέτηση των καθημερινών αστικών μετακινή-σεων λόγω της εξάπλωσης της χρήσης του ΙΧ αυτοκινήτου που α-νταποκρινόταν στις ανάγκες της εποχής για καθημερινή μετακί-νηση «από πόρτα σε πόρτα» σε ένα διαρκώς αναπτυσσόμενο και δυ-ναμικά εξελισσόμενο αστικό περιβάλλον (Ανδρικοπούλου κ.ά., 2014). Μερικές δεκαετίες αργότερα, η ραγδαία αύξηση της οδικής κυκλοφορίας, που οφείλεται τόσο στην προώθηση του ιδιωτικού αυτοκινήτου όσο και στη μεγέθυνση της κοινωνικο-οικονομικής δραστηριότητας στα αστικά κέντρα, σε συνδυασμό με την περιορι-σμένη δυνατότητα ανάπτυξης νέων οδικών υποδομών, οδήγησε σε σημαντικά προβλήματα τόσο ως προς την αποτελεσματικότητα της καθημερινής αστικής μετακίνησης όσο και ως προς την ποιό-τητα του αστικού και φυσικού περιβάλλοντος. Είναι χαρακτηρι-στικό ότι στα αστικά κέντρα της Δυτικής Ευρώπης οι δρόμοι κατα-λαμβάνουν ένα ποσοστό της τάξης του 15-20% της αστικής επιφά-νειας (Rodrigue, 2013). Η συμφόρηση των βασικών οδικών αξόνων σε περιοχές έλξης μεγάλου αριθμού μετακινήσεων υποβαθμίζει τις συνθήκες μετακίνησης και προκαλεί σοβαρές επιπτώσεις στο περιβάλλον και στην ποιότητα ζωής. Με σκοπό την αντιμετώπιση του παραπάνω προβλήματος δόθηκε σταδιακά βαρύτητα στον συ-γκοινωνιακό σχεδιασμό που προωθεί τα δίκτυα μετακίνησης τα ο-ποία λειτουργούν εναλλακτικά ή συμπληρωματικά του οδικού δι-κτύου, όπως τα δίκτυα αστικών μέσων σταθερής τροχιάς, ποδηλά-των και πεζών. Παράλληλα, δόθηκε βαρύτητα στις καινοτόμες τε-χνικές διαχείρισης της οδικής κυκλοφορίας ώστε να βελτιωθούν οι κυκλοφοριακές συνθήκες, κυρίως κατά τις περιόδους αιχμής. Ε-πιπρόσθετα, τα τελευταία χρόνια σημαντική προσπάθεια διεξάγε-

ται για την ανάπτυξη και χρήση σε ευρεία κλίμακα νέων οχημάτων και μη συμβατικών τύπων κινητήρων που αξιοποιούν τον ηλεκτρι-σμό και άλλες μορφές ενέργειας ώστε να περιοριστούν οι ρύποι που προέρχονται από την οδική κυκλοφορία. Για τον λόγο αυτό τα αστικά οδικά δίκτυα παραμένουν στο επίκεντρο του σχεδιασμού και της διαχείρισης της αστικής κινητικότητας.

Το κεφάλαιο αυτό περιλαμβάνει τρεις ενότητες. Στην πρώτη ενότητα αναλύονται τα αστικά οδικά δίκτυα ως προς τη δομή και τα στοιχεία που τα απαρτίζουν και περιγράφεται η λει-τουργική ιεράρχηση των αστικών οδών, δηλαδή η κατηγοριοποί-ηση των οδών ανάλογα με τον ρόλο τους τόσο στην εξυπηρέτηση της κίνησης των οχημάτων όσο και στην παροχή πρόσβασης προς τις διάφορες χρήσεις γης σε μία περιοχή. Στη δεύτερη ενότητα α-κολουθεί η περιγραφή των βασικών μεγεθών της κυκλοφοριακής ροής ανάλογα με το επίπεδο ανάλυσης (μακροσκοπική ή μικροσκο-πική) και των χαρακτηριστικών τους, ενώ παράλληλα αναλύεται η θεμελιώδης σχέση που συνδέει τα μακροσκοπικά κυκλοφοριακά μεγέθη θεωρητικά και εμπειρικά. Τέλος, στην τρίτη ενότητα δίνε-ται η περιγραφή της αναλυτικής μεθοδολογίας υπολογισμού της στάθμης εξυπηρέτησης σε οδικούς άξονες και σε τμήματα του α-στικού οδικού δικτύου.

4.2 ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΣΤΙΚΟΥ ΟΔΙΚΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ ΚΑΙ ΚΑΤΗΓΟΡΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΟΔΩΝ

4.2.1 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΑΣΤΙΚΟΥ ΟΔΙΚΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ

Τα στοιχεία που δομούν ένα αστικό οδικό δίκτυο από το επίπεδο ενός μεμονωμένου κόμβου έως το επίπεδο του διαδρόμου και μιας ολόκληρης περιοχής περιγράφονται στο Σχήμα 4.1.

α σ τ ι κ ά ο δ ι κ ά δ ί κ τ υ α » 9 6

Σχήμα 4.1 Στοιχεία του αστικού οδικού δικτύου (State of Florida, Department of Transportation-QLOS, 2013).

Τα «σημεία» αποτελούν συνήθως σηματοδοτούμενους κόμ-βους ή διασταυρώσεις κυκλοφοριακών ροών, ενώ μπορεί επίσης να ορίζουν την αλλαγή των γεωμετρικών χαρακτηριστικών σε δύο διαδοχικά οδικά τμήματα, όπως για παράδειγμα η μείωση ή αύξηση του αριθμού των λωρίδων από το ένα οδικό τμήμα στο άλλο. Στο «τμήμα» οδού που εκτείνεται μεταξύ δύο σημείων, τα γεωμετρικά και τα κυκλοφοριακά χαρακτηριστικά θεωρούνται σταθερά. Η «υ-ποδομή» του οδικού δικτύου αποτελείται από διαδοχικά σημεία και τμήματα με κοινά ή διαφορετικά χαρακτηριστικά ώστε να διαμορ-φώνεται ένας ενιαίος άξονας μεταξύ δύο σημείων του οδικού δι-κτύου. Ένας «διάδρομος» μπορεί να αποτελείται από παράλληλους άξονες τόσο οδικούς όσο και άλλων δικτύων, όπως αστικού σιδη-ροδρόμου, ποδηλάτων, πεζών κλπ. Σε αντίθεση με τον διάδρομο, το «οδικό δίκτυο μιας περιοχής» συντίθεται από ένα σύνολο υποδο-

μών που δεν είναι απαραίτητα παράλληλες μεταξύ τους, αλλά συν-δυάζονται έτσι ώστε να εξυπηρετούν τις ανάγκες μετακίνησης τόσο μέσα στη συγκεκριμένη χωρική ενότητα (αστική περιοχή στην εν λόγω περίπτωση) όσο και μεταξύ της ενότητας αυτής και άλλων εξωτερικών χωρικών ενοτήτων (Transportation Research Board-HCM, 2010).

4.2.2 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΙΕΡΑΡΧΗΣΗ ΤΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΟΔΩΝ

Η λειτουργική ιεράρχηση των οδών του αστικού δικτύου είναι η κατάταξη των οδών σε κατηγορίες ανάλογα με τον βαθμό της βα-σικής λειτουργίας (κινητικότητας ή πρόσβασης) που επιτελούν. Διακρίνονται πέντε (5) βασικές κατηγορίες (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009; Ανδρικοπούλου κ.ά., 2007):

• «Ελεύθερη λεωφόρος». Είναι μία κύρια αρτηρία μη διακο-πτόμενης ροής, δηλαδή με πλήρη έλεγχο των προσβά-σεων μέσω ανισόπεδων κόμβων/διαβάσεων σε όλες τις διασταυρώσεις με άλλες οδούς και με παράπλευρες ο-δούς για την εξυπηρέτηση της τοπικής κυκλοφορίας. Οι ελεύθερες λεωφόροι προορίζονται για την εξυπηρέτηση μετακινήσεων μεγάλου μήκους με υψηλή ταχύτητα. Πα-ράδειγμα ελεύθερης λεωφόρου είναι ο αστικός αυτοκι-νητόδρομος των Αθηνών, η Αττική Οδός.

• «Κύρια αρτηρία». Είναι μια αρτηρία με μερικό έλεγχο των προσβάσεων μέσω ανισόπεδων και σηματοδοτούμενων κόμβων και με περιορισμό της απευθείας πρόσβασης από την τοπική κυκλοφορία και τις οδούς δευτερεύουσας ση-μασίας, ώστε να εξασφαλίζεται η δυνατότητα εξυπηρέτη-σης διαμπερών μετακινήσεων με σχετικά υψηλή ταχύ-τητα.


• «Δευτερεύουσα αρτηρία». Οι αρτηρίες αυτές εξυπηρε-τούν μετακινήσεις μικρότερου μήκους και με μικρότερη ταχύτητα σε σύγκριση με μία κύρια αρτηρία. Οι δευτερεύ-ουσες αρτηρίες συμπληρώνουν τις κύριες αρτηρίες σε ένα αστικό οδικό δίκτυο.

• «Συλλεκτήρια οδός». Σκοπός είναι η κατανομή των μετα-κινήσεων από τις αρτηρίες στο δίκτυο των τοπικών ο-δών και, αντίστροφα, η διοχέτευση της κυκλοφορίας από το τοπικό δίκτυο στις αρτηρίες. Οι συλλεκτήριες οδοί μπορούν να κατηγοριοποιηθούν περαιτέρω σε κύριες και δευτερεύουσες.

• «Τοπική οδός». Χρησιμοποιείται για την άμεση πρόσβαση από/προς το υπόλοιπο οδικό δίκτυο προς/από τις παρό-διες χρήσεις γης. Στις τοπικές οδούς δεν επιδιώκονται υψηλές ταχύτητες και διαμπερείς συνδέσεις.

Ένα κύριο γνώρισμα της λειτουργικής ιεράρχησης από την κατηγο-ρία της ελεύθερης λεωφόρου προς την κατηγορία της τοπικής ο-δού είναι η μείωση της δυνατότητας ανεμπόδιστης και συνεχούς κίνησης σε αντιδιαστολή με την ενίσχυση της δυνατότητας πρό-σβασης στις παρόδιες χρήσεις γης. Η σχέση αυτή σε συνδυασμό με τη σχηματική διάταξη ενός λειτουργικά ιεραρχημένου αστικού οδι-κού δικτύου περιγράφεται στο Σχήμα 4.2.

Σχήμα 4.2 Σχηματική διάταξη του λειτουργικά ιεραρχημένου οδικού δικτύου και σχέση κίνησης-πρόσβασης.

α σ τ ι κ ά ο δ ι κ ά δ ί κ τ υ α » 9 8

4.3 ΜΕΓΕΘΗ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΚΗΣ ΡΟΗΣ

Τα βασικά κυκλοφοριακά μεγέθη, δηλαδή τα μεγέθη που περιγρά-φουν την κυκλοφοριακή ροή, είναι: α) ο κυκλοφοριακός φόρτος, β) η ταχύτητα και γ) η πυκνότητα. Αν εξετάζεται η κίνηση του κάθε οχήματος ξεχωριστά, δηλαδή η ανάλυση γίνεται σε μικροσκοπικό επίπεδο, χρησιμοποιούνται αντίστοιχα τα κυκλοφοριακά μεγέθη: α) χρονικός διαχωρισμός, β) ταχύτητα σημείου και γ) χωρικός διαχω-ρισμός.

4.3.1 ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΚΟΣ ΦΟΡΤΟΣ

Ο «κυκλοφοριακός φόρτος» εκφράζει τον συνολικό αριθμό των ο-χημάτων που διέρχονται από ένα σημείο ή διατομή της οδού στη μονάδα του χρόνου. Ως μονάδα χρόνου χρησιμοποιείται συνήθως (και ανάλογα με τους σκοπούς της ανάλυσης) το έτος, η ημέρα ή η ώρα. Στην ανάλυση της κυκλοφοριακής ροής χρησιμοποιείται ο «ρυθμός ροής», ο οποίος εκφράζει τον συνολικό αριθμό των οχη-μάτων που διέρχονται από ένα σημείο ή διατομή οδού σε μία περί-οδο μικρότερη της ώρας (συνήθως το 15λεπτο) ανηγμένος στην ώρα (Transportation Research Board-HCM, 2010). Επιπρόσθετα, ι-διαίτερη σημασία για τον σχεδιασμό και τη μελέτη των οδικών τμη-μάτων έχει η «Ετήσια Μέση Ημερήσια Κυκλοφορία-ΕΜΗΚ» που ι-σούται με τον ετήσιο φόρτο διαιρεμένο με τον συνολικό αριθμό των ημερών του έτους.

Ο φόρτος μπορεί να μεταβάλλεται χρονικά (χρονική διακύ-μανση), χωρικά (χωρική διακύμανση) και ως προς τη σύνθεσή του (σύνθεση κυκλοφορίας). Στο σημείο αυτό πρέπει να σημειωθεί ότι μία οποιαδήποτε μεταβολή του κυκλοφοριακού φόρτου μπορεί να επιφέρει μεταβολές στα υπόλοιπα κυκλοφοριακά μεγέθη, όπως η ταχύτητα και η πυκνότητα. Εκτενέστερος σχολιασμός σχετικά με

τη συσχέτιση των κυκλοφοριακών μεγεθών γίνεται στην Υποενό-τητα 4.3.5.

Χρονική διακύμανση

Η «χρονική διακύμανση» αναφέρεται στη διακύμανση του φόρτου ανά μονάδα χρόνου σε μία χρονική περίοδο αναφοράς, δηλαδή ανά μήνα του έτους (μηνιαία ή εποχιακή διακύμανση), ανά ημέρα της ε-βδομάδας (ημερήσια διακύμανση), ανά ώρα της ημέρας (ωριαία δια-κύμανση) και ανά συγκεκριμένο χρονικό διάστημα κάποιων λεπτών της ώρας. Η μηνιαία ή εποχιακή διακύμανση αντανακλά στοιχεία σχετικά με τα κοινωνικο-οικονομικά χαρακτηριστικά μίας περιο-χής και τους σκοπούς μετακίνησης που εξυπηρετεί η οδός. Στο Σχήμα 4.3 δίνεται το ποσοστό της μέσης ημερήσιας κυκλοφορίας για κάθε μήνα του έτους για ένα οδικό τμήμα σε μία αστική και μία υπεραστική οδό στο Όρεγκον των ΗΠΑ. Στην αστική οδό παρατη-ρούνται μικρές διακυμάνσεις και σχετικά σταθερός φόρτος σε όλη τη διάρκεια του έτους, ενώ στην υπεραστική οδό παρατηρείται έ-ντονη αύξηση κατά τους θερινούς μήνες, δίνοντας μία ένδειξη ότι η συγκεκριμένη οδός εξυπηρετεί σημαντικό αριθμό μετακινήσεων με σκοπό την αναψυχή.

Αντίστοιχα, η ημερήσια διακύμανση του φόρτου εξαρτάται από το είδος και τους σκοπούς μετακίνησης που εξυπηρετεί η υπό εξέταση οδός. Για παράδειγμα, οι οδοί που εξυπηρετούν μετακινή-σεις με σκοπό την εργασία παρουσιάζουν υψηλό φόρτο κατά τις καθημερινές, ο οποίος μειώνεται κατά τη διάρκεια του Σαββατοκύ-ριακου. Στο Σχήμα 4.4 παρουσιάζεται η διακύμανση του ημερήσιου φόρτου ως ποσοστό της ΕΜΗΚ για κάθε ημέρα της εβδομάδας σε σηματοδοτούμενη κύρια αρτηρία και σε αστικό αυτοκινητόδρομο στην Αθήνα.

Ο φόρτος των αστικών οδών εμφανίζει συνήθως έντονη ω-


ριαία διακύμανση κατά τη διάρκεια της ημέρας. Σε μία τυπική α-στική αρτηρία που εξυπηρετεί μετακινήσεις προς εργασία και ε-μπόριο είναι αναμενόμενο να παρατηρηθούν περίοδοι κατά τη διάρ-κεια μίας τυπικής καθημερινής όπου ο φόρτος παίρνει υψηλές τι-μές σε σύγκριση με την υπόλοιπη ημέρα. Αυτές οι περίοδοι αντι-στοιχούν στις πρωινές και απογευματινές ώρες έναρξης και λήξης της εργασίας ή της λειτουργίας των καταστημάτων. Ένα χαρακτη-ριστικό παράδειγμα δίνεται στο Σχήμα 4.5, όπου παρουσιάζεται η ωριαία διακύμανση του φόρτου (εκφρασμένη ως ποσοστό του συ-νολικού ημερήσιου φόρτου) κατά την τυπική καθημερινή σε μία κύ-ρια αρτηρία της Θεσσαλονίκης.

Σχήμα 4.3 Παράδειγμα μηνιαίας διακύμανσης του φόρτου σε αστική και υπε-

ραστική οδό (Transportation Research Board-HCM, 2010).

Σχήμα 4.4 Παράδειγμα ημερήσιας διακύμανσης του φόρτου σε κύρια αρτη-ρία και σε αστικό αυτοκινητόδρομο (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009)

Σχήμα 4.5 Παράδειγμα ωριαίας διακύμανσης σε κύρια αρτηρία (προσαρμογή από το ερευνητικό πρόγραμμα: «Ανάπτυξη συστήματος κυκλοφοριακών, πε-ριβαλλοντικών και ενεργειακών δεδομένων από το οδικό δίκτυο του πολε-

οδομικού συγκροτήματος Θεσσαλονίκης» ΕΣΠΑ 2007-2013).

α σ τ ι κ ά ο δ ι κ ά δ ί κ τ υ α » 1 0 0

Οι προαναφερθείσες περίοδοι ονομάζονται περίοδοι αιχμής ενώ η ώρα της ημέρας κατά την οποία ο κυκλοφοριακός φόρτος παίρνει την υψηλότερη τιμή ονομάζεται ώρα αιχμής. Η ανάλυση της κυκλοφοριακής ροής βασίζεται στην κρίσιμη τιμή φόρτου που αντιστοιχεί στην ώρα αιχμής, δηλαδή στον φόρτο αιχμής.

Στην ανάλυση της χρονικής διακύμανσης βασικά μεγέθη εί-ναι ο «Συντελεστής Ωριαίου Φόρτου Σχεδιασμού Κ» (Planning Analysis Hour Factor) και ο «Συντελεστής Ώρας Αιχμής-ΣΩΑ» (Peak Hour Factor).

Ο «συντελεστής ωριαίου φόρτου σχεδιασμού Κ» εκφράζει την αναλογία του φόρτου ώρας αιχμής προς την ημερήσια κυκλο-φορία και προκύπτει από τον λόγο του φόρτου ώρας αιχμής προς την ΕΜΗΚ. Χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του ωριαίου φόρ-του αιχμής από την ΕΜΗΚ και αντίστροφα. O τιμές του συντελε-στής Κ κυμαίνονται μεταξύ των 0,08 και 0,09 για τις αστικές οδούς, όπου ο φόρτος διατηρείται σχετικά υψηλός σε όλη τη διάρκεια της ημέρας, ενώ για τις υπεραστικές οδούς ο συντελεστής είναι μεγα-λύτερος του 0,10 καθώς ο φόρτος κατά τις περιόδους αιχμής είναι πολύ υψηλότερος από τον φόρτο στις υπόλοιπες ώρες της ημέ-ρας. Σε γενικές γραμμές σχετικές μετρήσεις καταδεικνύουν ότι οι τιμές του συντελεστή Κ είναι υψηλότερες για οδούς που εξυπηρε-τούν μετακινήσεις με σκοπό την αναψυχή, ενώ ακολουθούν με φθί-νουσα σειρά οι τιμές του για υπεραστικές, προαστιακές και αστι-κές οδούς (Transportation Research Board-HCM, 2010).

Ο «συντελεστής ώρας αιχμής» εκφράζει την ομοιομορφία της ζήτησης μέσα στη ώρα και πιο συγκεκριμένα τη διακύμανση του φόρτου σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα μέσα στην ώρα, συ-νήθως 15λεπτο ή 5λεπτο. Η τιμή του ΣΩΑ δίνεται από τον λόγο του ωριαίου φόρτου προς τον ρυθμό ροής που αντιστοιχεί στο χρονικό διάστημα εντός της ώρας όπου παρατηρήθηκε ο μεγαλύτερος α-

ριθμός οχημάτων. Σύμφωνα με αυτό τον ορισμό, αν το χρονικό διά-στημα που έγιναν οι μετρήσεις του φόρτου είναι το 15λεπτο, ο συ-ντελεστής δίνεται από τη σχέση: ΣΩΑ= (ωριαίος φόρτος)/(4×μέγι-στος φόρτος 15λεπτου) ενώ, αν το χρονικό διάστημα αναφοράς εί-ναι το 5λεπτο, ο συντελεστής δίνεται από τη σχέση: ΣΩΑ= (ωριαίος φόρτος)/(12×μέγιστος φόρτος 5λεπτου). Στην πράξη ο ΣΩΑ κυμαί-νεται από 0,85 έως 0,95 ενώ η τιμή 1,00 αντιστοιχεί σε απόλυτα ο-μοιόμορφη ροή στη διάρκεια της ώρας.

Χωρική διακύμανση

Κατά τη διάρκεια μίας χρονικής περιόδου σε μία οδό δύο κατευθύν-σεων κυκλοφορίας, η κατανομή ανά κατεύθυνση του κυκλοφορια-κού φόρτου μπορεί να διαφοροποιείται ανάλογα με τον ρόλο και τους σκοπούς μετακίνησης που εξυπηρετούνται από την οδό. Για παράδειγμα, κατά μήκος μίας αστικής οδικής αρτηρίας δύο κατευ-θύνσεων που συνδέει μία περιοχή κατοικίας με το κέντρο της πό-λης, όπου συγκεντρώνονται οι οικονομικές και κοινωνικές δραστη-ριότητες (εργασία, εμπόριο και υπηρεσίες) αναμένεται σημαντικά υψηλότερος κυκλοφοριακός φόρτος προς την κατεύθυνση που ε-ξυπηρετεί τις μετακινήσεις με προέλευση την κατοικία και προο-ρισμό την κεντρική περιοχή κατά την πρωινή περίοδο αιχμής, ενώ η αντίθετη κατεύθυνση αναμένεται να συγκεντρώνει τον υψηλό-τερο φόρτο κατά την απογευματινή περίοδο αιχμής.

Ο σχεδιασμός μίας οδού δύο κατευθύνσεων πρέπει να εξα-σφαλίζει τη δυνατότητα εξυπηρέτησης του φόρτου κατά την περί-οδο αιχμής της κάθε κατεύθυνσης κυκλοφορίας. Ο λόγος του φόρ-του της κατεύθυνσης κυκλοφορίας με τον υψηλότερο φόρτο κατά την περίοδο αιχμής (κατεύθυνση αιχμής) προς τον συνολικό φόρτο και στις δύο κατευθύνσεις κατά την ίδια περίοδο ονομάζεται «συ-ντελεστής D» (D-factor). Η τιμή του συντελεστή εξαρτάται από την

1 0 1 « α σ τ ι κ ά ο δ ι κ ά δ ί κ τ υ α

κατηγορία της οδού και τα χαρακτηριστικά των μετακινήσεων που εξυπηρετούνται. Η τιμή 0,50 αντιστοιχεί σε ομοιόμορφη κατανομή της κυκλοφορίας ανά κατεύθυνση ενώ η τιμή 1,00 σημαίνει ότι το σύνολο του φόρτου της οδού διέρχεται μόνο από την κατεύθυνση αιχμής.

Ο υπολογισμός του ωριαίου φόρτου σχεδιασμού κατά κατεύ-θυνση, μεγέθους χρήσιμου για τη μελέτη μιας οδού, δίνεται από την Εξίσωση 4.1:

Όπου, ΩΦΣ= Ωριαίος φόρτος σχεδιασμού (κατά κατεύθυνση) (αριθμός οχημά-των/ώρα) ΕΜΗΚ= Ετήσια μέση ημερήσια κυκλοφορία (αριθμός οχημάτων/ώρα) K= Συντελεστής ωριαίου φόρτου σχεδιασμού Κ D= Συντελεστής D (D=1, για οδό μίας κατεύθυνσης)

Όταν υπάρχουν περισσότερες από μία λωρίδες σε κάθε κατεύ-θυνση κυκλοφορίας, ο κυκλοφοριακός φόρτος μπορεί να παρου-σιάζει διαφορετική κατανομή ανά λωρίδα. Η κατανομή αυτή εξαρ-τάται από τον φόρτο και την ταχύτητα κυκλοφορίας, τις κυκλοφο-ριακές ρυθμίσεις, τον αριθμό και τον τύπο προσβάσεων από και προς την οδό και τον φόρτο που αυτές εξυπηρετούν, το είδος των οχημάτων, τις διαδρομές και τις συνήθειες των οδηγών καθώς και το περιβάλλον της οδού, όπως, για παράδειγμα, την ύπαρξη ή όχι παρόδιων χρήσεων που έλκουν παρόδιες στάσεις των οχημάτων.

Σύνθεση

Η «σύνθεση» κυκλοφορίας είναι η ποσοστιαία κατανομή του κυκλο-φοριακού φόρτου ανά κατηγορία οχήματος. Οι κατηγορίες οχημά-

των που λαμβάνονται συνήθως υπόψη στο αστικό οδικό δίκτυο εί-ναι οι εξής: α) επιβατικά αυτοκίνητα (ΙΧ και ταξί), β) λεωφορεία, φορτηγά, γ) μεγάλα φορτηγά, δ) μοτοσυκλέτες και ε) ποδήλατα. Τα οχήματα κάθε κατηγορίας απαιτούν διαφορετική επιφάνεια στην οδό λόγω των διαφορετικών διαστάσεων και δυνατοτήτων ελιγ-μών, ταχύτητας και επιτάχυνσης/επιβράδυνσης (ιδιαίτερα σε ανω-φέρειες και κατωφέρειες), διαφοροποιώντας την επίδρασή τους στην κυκλοφοριακή ροή σε συνάρτηση με τα γεωμετρικά και κυ-κλοφοριακά χαρακτηριστικά των οδών. Για τον λόγο αυτό η ανά-λυση της κυκλοφοριακής ροής απαιτεί τη μετατροπή του κυκλο-φοριακού φόρτου κάθε κατηγορίας σε συγκρίσιμες μονάδες, τις «Μονάδες Επιβατικού Αυτοκινήτου-ΜΕΑ», μέσω συντελεστών που εκφράζουν τον αριθμό επιβατικών αυτοκινήτων στον οποίο αντι-στοιχεί ένα όχημα της κάθε κατηγορίας. Η τιμή του συντελεστή για κάθε κατηγορία οχήματος εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της ο-δού όπου αναφέρεται, αλλά σε κάθε περίπτωση ο συντελεστής για τα δίκυκλα είναι μικρότερος της μονάδας ενώ ο συντελεστής για τα «βαρέα» οχήματα, δηλαδή τα λεωφορεία και τα φορτηγά, είναι μεγαλύτερος της μονάδας.

4.3.2 ΤΑΧΥΤΗΤΑ

Για τα μεμονωμένα οχήματα διακρίνονται οι παρακάτω κατηγορίες ταχυτήτων:

• «Ταχύτητα σημείου» είναι η ταχύτητα που έχει ένα όχημα όταν περνά από ένα ορισμένο σημείο

• «Ταχύτητα διαδρομής» (travel speed) είναι η μέση ταχύ-τητα ενός οχήματος κατά τη διαδρομή του από ένα ση-μείο προέλευσης σε ένα σημείο προορισμού, συμπεριλαμ-βανομένων και των καθυστερήσεων λόγω στάσεων. Ο υ-


πολογισμός της δίνεται από τον λόγο της διανυθείσας α-πόστασης προς τον συνολικό χρόνο που χρειάστηκε για την ολοκλήρωση της διαδρομής. Η ταχύτητα διαδρομής διαφέρει από την «ταχύτητα πορείας» (running speed), κα-θώς η τελευταία ισούται με τη μέση ταχύτητα κίνησης ε-νός οχήματος σε μία διαδρομή χωρίς να συμπεριλαμβάνο-νται οι καθυστερήσεις λόγω στάσεων.

• Ιδιαίτερη σημασία στην ανάλυση της κυκλοφοριακής ροής έχει η «ταχύτητα λειτουργίας», η οποία αποτελεί τη μέγιστη ταχύτητα διαδρομής με την οποία μπορεί να κινη-θεί ένα όχημα σε δεδομένο τμήμα του οδικού δικτύου κάτω από ομαλές καιρικές συνθήκες με τις υπάρχουσες κυκλοφοριακές συνθήκες και χωρίς να ξεπεράσει την «ταχύτητα μελέτης», η οποία είναι η μέγιστη ταχύτητα για την ασφαλή μετακίνηση στο τμήμα και αποτελεί συμβα-τικό μέγεθος για τον καθορισμό των γεωμετρικών χαρα-κτηριστικών της οδού.

• Ο σταθμισμένος μέσος των ταχυτήτων μελέτης στο σύ-νολο των τμημάτων ενός οδικού άξονα αποτελεί τη μέση ταχύτητα του άξονα.

• Η «ταχύτητα ελεύθερης ροής» (free flow speed) είναι η τα-χύτητα λειτουργίας όταν ο κυκλοφοριακός φόρτος είναι πολύ χαμηλός (συνθήκες ελεύθερης ροής).

• Για το σύνολο των οχημάτων που κυκλοφορούν σε ένα τμήμα ή περνούν από ένα σημείο της οδού ορίζονται τα παρακάτω δύο μεγέθη ταχύτητας:

• «Μέση ταχύτητα χρόνου», η οποία εκφράζεται από τον α-ριθμητικό μέσο των ταχυτήτων σημείων των οχημάτων που περνούν από ένα σημείο ή διατομή του δικτύου κατά τη διάρκεια μίας χρονικής περιόδου.

• «Μέση ταχύτητα χώρου», η οποία είναι ο αριθμητικός μέ-σος των ταχυτήτων σημείου των οχημάτων που κινού-νται σε ένα τμήμα της οδού με δεδομένο μήκος σε μία δε-δομένη χρονική στιγμή.

4.3.3 ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ

Η «πυκνότητα» της κυκλοφοριακής ροής ορίζεται ως ο αριθμός των οχημάτων που κινούνται στη μονάδα μήκους της οδού σε μία δεδομένη χρονική στιγμή. Εκφράζεται συνήθως σε οχήματα/χλμ. και υπολογίζεται είτε και κατά τις δύο κατευθύνσεις είτε ανά κα-τεύθυνση της κυκλοφορίας. Πρέπει να τονιστεί ότι η πυκνότητα εί-ναι το μέγεθος που περιγράφει τη συγκέντρωση οχημάτων κατά μήκος της οδού, παρέχοντας μία έκφραση της «έντασης» της κυ-κλοφοριακής ροής στον χώρο.

4.3.4 ΛΟΙΠΑ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΚΑ ΜΕΓΕΘΗ

Σύμφωνα με την προηγούμενη ενότητα, η πυκνότητα είναι ένα μη μεταβαλλόμενο χρονικά μέγεθος που εκφράζει την «ένταση» της κυκλοφοριακής ροής, ενώ η κατάληψη αποτελεί μία ακόμη έκ-φραση της «έντασης» αλλά με χρονικά μεταβαλλόμενο τρόπο, κα-θώς δίνεται από το ποσοστό του χρόνου που μία διατομή της οδού καταλαμβάνεται από κάποιο όχημα.

Άλλα μεγέθη που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση της κυ-κλοφοριακής ροής σε μικροσκοπικό επίπεδο είναι ο «χωρικός» και ο «χρονικός» διαχωρισμός. Ο «χωρικός διαχωρισμός» είναι η από-σταση μεταξύ δύο διαδοχικών οχημάτων που κινούνται στο ίδιο ρεύμα κυκλοφορίας ως προς το ίδιο σημείο αναφοράς και για τα δύο οχήματα, όπως οι μπροστινοί τροχοί. Αντίστοιχα, ο «χρονικός διαχωρισμός» είναι το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί από τη διέ-


λευση από σημείο ή διατομή της οδού δύο διαδοχικών οχημάτων μετρημένη ως προς το ίδιο σημείο αναφοράς και για τα δύο οχή-ματα. Ο χωρικός και χρονικός διαχωρισμός υπολογίζονται ανά λω-ρίδα της οδού.

4.3.5 ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΣΧΕΣΗ ΤΗΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΚΗΣ ΡΟΗΣ

Η θεμελιώδης σχέση της κυκλοφοριακής ροής είναι η σχέση που συνδέει τα τρία βασικά κυκλοφοριακά μεγέθη, δηλαδή τον φόρτο, τη μέση ταχύτητα και την πυκνότητα:

Όπου, Q= Κυκλοφοριακός φόρτος (αριθμός οχημάτων/ώρα) V= Μέση ταχύτητα (χλμ./ώρα) d= Πυκνότητα κυκλοφορίας (αριθμός οχημάτων/χλμ.)

Βάσει της υπόθεσης ότι η σχέση που συνδέει τη μέση ταχύτητα με την πυκνότητα είναι γραμμική, μπορούν να αναπτυχθούν τα θεμε-λιώδη διαγράμματα της κυκλοφοριακής ροής, που παρουσιάζονται στο Σχήμα 4.6.

Η μορφή των θεμελιωδών διαγραμμάτων προϋποθέτει ότι όλοι οι οδηγοί έχουν την ίδια συμπεριφορά ανεξάρτητα από τις κυ-κλοφοριακές συνθήκες. Η σύνθεση αντίστοιχων εμπειρικών δια-γραμμάτων, δηλαδή διαγραμμάτων που αναπτύσσονται μετά από στατιστική επεξεργασία κατάλληλου δείγματος μετρήσεων στο πεδίο, μπορεί να οδηγήσει σε διαφοροποιήσεις ως προς τη σχέση μεταξύ των θεμελιωδών μεγεθών. Συνήθως στην πράξη αναπτύσ-σονται διαφορετικές σχέσεις για την περιοχή μη συμφορημένης

Σχήμα 4.6 Θεωρητική μορφή θεμελιωδών διαγραμμάτων κυκλοφοριακής ροής (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009).


ροής και για την περιοχή συμφορημένης ροής. Στο Σχήμα 4.7 πα-ρουσιάζονται κάποιες προσπάθειες προσαρμογής μαθηματικών προτύπων για την ανάπτυξη των σχετικών διαγραμμάτων χρησιμο-ποιώντας μετρήσεις των κυκλοφοριακών μεγεθών στο πεδίο.

Η διερεύνηση της συσχέτισης των θεμελιωδών κυκλοφο-ριακών μεγεθών είναι ιδιαίτερα σημαντική, καθώς οι σχέσεις αυ-τές εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς στις διάφορες συγκοι-νωνιακές εφαρμογές. Ιδιαίτερα η σχέση ταχύτητας-φόρτου χρησι-μοποιείται στον υπολογισμό της κυκλοφοριακή ικανότητας και της στάθμης εξυπηρέτησης τμήματος οδού ή δικτύου αλλά και στην ε-κτίμηση στοιχείων εξωτερικού κόστους των οδικών μεταφορών (Ricardo-AEA, 2014).

Οι περισσότερες μελέτες συσχέτισης των θεμελιωδών κυ-κλοφοριακών μεγεθών αφορούν σε αυτοκινητόδρομους και, γενι-κότερα, σε οδούς με μη διακοπτόμενη ροή. Μία από τις πρώτες με-λέτες ολοκληρώθηκε από τον Greenshields (1934), ο οποίος συγκέ-ντρωσε στοιχεία ταχύτητας και πυκνότητας για μια λωρίδα κυκλο-φορίας σε αυτοκινητοδρόμους των ΗΠΑ και χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων υπολόγισε τη σχέση μεταξύ τους. Επίσης στις ΗΠΑ, οι μελέτες του Greenberg (1958) και του Guerin (1961) οδήγησαν σε παραβολικές καμπύλες συσχέτισης. Έξι δεκαετίες μετά την ανάπτυξη της καμπύλης του Grienshields, οι VanAerde & Rakha (1995) επιχείρησαν την πολυπαραμετρική βαθ-μονόμησή της.

Αναφορικά με τη συσχέτιση του φόρτου και της ταχύτητας κυκλοφορίας, η μελέτη των Edie et al. (1963), κατά τη δεκαετία του 60 οδήγησε σε γραμμικές σχέσεις. Άλλες πιο πρόσφατες μελέτες που μπορούν να αναφερθούν είναι αυτές των Heidemann & Hotop (1990) και Hall (2001). Η πιο ευρέως διαδεδομένη καμπύλη συσχέ-τισης κυκλοφοριακού φόρτου-ταχύτητας σε αρτηρίες είναι η

Σχήμα 4.7 Γενικευμένα διαγράμματα των θεμελιωδών μεγεθών της κυκλο-φοριακής ροής για μη γραμμική σχέση ταχύτητας-πυκνότητας (Φραντζεσκά-

κης κ.ά., 2009).


«Bureau of Public Roads-BPR» που αναπτύχθηκε στις ΗΠΑ το 1964. Στον αντίποδα της BPR καμπύλης, αναπτύχθηκε η καμπύλη Davidson (1966). Το 1978 ο Akcelik πρότεινε μια γραμμική επέ-κταση της καμπύλης Davidson σε υψηλούς φόρτους, ενώ υπάρχουν αντίστοιχες προσεγγίσεις σε νεότερες εργασίες. Σήμερα, η επικαι-ροποιημένη BPR καμπύλη χρησιμοποιείται περισσότερο σε αρτη-ρίες των ΗΠΑ, ενώ η Akcelik καμπύλη αποτελεί τη βάση για τα μο-ντέλα φόρτου-ταχύτητας στην Αυστραλία (Austroads Research Report, 2011). Πρόσφατα, ο Ogut (2004) ανέπτυξε ένα εναλλακτικό μοντέλο παλινδρόμησης με την ονομασία «Line of Organic Correlation-LOC» για την αναπαράσταση της σχέσης κυκλοφορια-κού φόρτου-ταχύτητας σε κατάσταση συμφόρησης έχοντας δεδο-μένα από την πρωινή ώρα αιχμής ενός διαπολιτειακού αυτοκινητο-δρόμου στο SanDiego των ΗΠΑ. Σχετικό αντικείμενο είχε και η με-λέτη σε διατομή της Εθνικής οδού Αθηνών-Λαμίας για τη διερεύ-νηση της σχέσης φόρτου-ταχύτητας ανά λωρίδα αυτοκινητοδρό-μου σε συνθήκες πυκνής ροής πριν την κατάρρευση της κυκλοφο-ρίας, οδηγώντας σε διαφορετικά διαγράμματα φόρτου-ταχύτητας ανά λωρίδα (Κονδύλη κ.ά., 2012).

Στη διεθνή βιβλιογραφία, ο αριθμός των αντίστοιχων μελε-τών σε αστικό επίπεδο είναι περιορισμένος. Στη Σιγκαπούρη για παράδειγμα εφαρμόστηκε ένα μοντέλο φόρτου-ταχύτητας στην κε-ντρική περιοχή, το οποίο συσχετίζει τη ταχύτητα διαδρομής με τον εισερχόμενο/εξερχόμενο κυκλοφοριακό φόρτο και είναι σε θέση να υπολογίσει τον ανώτατο κυκλοφοριακό φόρτο που διατηρεί μια επιθυμητή ελάχιστη ταχύτητα μέσα στην περιοχή (Olszewski et al., 1995). Ακόμη, οι Sharma et al. (2012) χρησιμοποίησαν μοντέλο προ-σομοίωσης της κυκλοφορίας για την ανάλυση της σχέσης φόρτου-ταχύτητας σε διακοπτόμενα υπέρ-κορεσμένα αστικά δίκτυα με με-λέτη περίπτωσης την πόλη Jaipur στην Ινδία. Οι Πιτσιάβα-Λατινο-

πούλου κ.ά. (2014) ανέπτυξαν εμπειρικές καμπύλες φόρτου-ταχύ-τητας στο λειτουργικά ιεραρχημένο αστικό οδικό δίκτυο της Θεσ-σαλονίκης με σκοπό την εκτίμηση του κυκλοφοριακού φόρτου και των αντίστοιχων αέριων εκπομπών της οδικής κυκλοφορίας και της κατανάλωσης καυσίμου των οχημάτων χρησιμοποιώντας δυ-ναμικά δεδομένα από το σύστημα Global Positioning System-GPS στόλου οχημάτων.

4.4 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΤΑΘΜΗΣ ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΣΗΣ

Οι κοινωνικο-οικονομικές δραστηριότητες, όπως η εργασία, η εκ-παίδευση, η αναψυχή κλπ., συνήθως λαμβάνουν χώρα σε διαφορε-τικές περιοχές μίας πόλης, διαμορφώνοντας το σύστημα χρήσεων γης. Ο χωρικός διαχωρισμός μεταξύ των δραστηριοτήτων δη-μιουργεί την ανάγκη μετακίνησης προκειμένου να εξασφαλιστεί η πρόσβαση σε αυτές. Η βασική λειτουργία του αστικού δικτύου με-ταφορών είναι η ικανοποίηση της παραπάνω ανάγκης, δηλαδή η σύνδεση των περιοχών όπου λαμβάνουν χώρα οι διάφορες δραστη-ριότητες. Οι περιοχές έλκουν μετακινήσεις ανάλογα με το είδος της δραστηριότητας δημιουργώντας με τον τρόπο αυτό τη ζήτηση για μετακινήσεις. Οι μετακινήσεις αυτές κατανέμονται στα διά-φορα μέσα και στις διάφορες διαδρομές και διοχετεύονται στο δί-κτυο με τη μορφή της κυκλοφοριακής ροής. Η ροή περιγράφεται από τα κυκλοφοριακά μεγέθη που αναλύθηκαν στην Ενότητα 4.3, δηλαδή τον φόρτο, την ταχύτητα και την πυκνότητα. Καθώς κάθε στοιχείο του δικτύου (τμήμα ή κόμβος) έχει συγκεκριμένα γεωμε-τρικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά, η δυνατότητά του να εξυπη-ρετεί την κυκλοφοριακή ροή είναι πεπερασμένη. Όταν η δυνατό-τητα αυτή ξεπεραστεί τότε παρατηρείται συμφόρηση. Στόχος της


παρούσας ενότητας είναι η περιγραφή των βασικών εννοιών και της μεθοδολογίας για την ποιοτική και ποσοτική αξιολόγηση της δυνατότητας των αστικών οδικών τμημάτων να εξυπηρετούν την κυκλοφοριακή ροή.

4.4.1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ

Κυκλοφοριακή ικανότητα

Η «κυκλοφοριακή ικανότητα» περιγράφει ποσοτικά τη δυνατότητα ενός οδικού στοιχείου να εξυπηρετήσει ένα δεδομένο κυκλοφο-ριακό φόρτο κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες. Εκφράζεται από το μέγιστο ωριαίο ρυθμό ροής οχημάτων ή προσώπων που μπορεί να εξυπηρετηθεί από ένα δεδομένο σημείο ή ένα ομοιόμορφο τμήμα λωρίδας κυκλοφορίας ή οδού κατά τη μία κατεύθυνση ή και κατά τις δύο κατευθύνσεις κατά τη διάρκεια δεδομένης χρονικής περιόδου με τις επικρατούσες οδικές και κυκλοφοριακές συνθή-κες καθώς και συνθήκες ελέγχου. Συγκεκριμένα, οι οδικές συνθή-κες αναφέρονται στα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του τμήματος, δηλαδή:

• αριθμός και πλάτος λωρίδων, • κατηγορία και περιβάλλον της οδού, • πλάτη ερεισμάτων και απόσταση κατά πλάτος εμποδίων, • ταχύτητα μελέτης, • οριζόντια και κατακόρυφη χάραξη, • ύπαρξη αποκλειστικών λωρίδων για στρέφουσες κινή-

σεις στις διασταυρώσεις.

Οι οδικές συνθήκες δεν μεταβάλλονται με τον χρόνο εκτός εάν πραγματοποιηθούν νέες κατασκευές ή βελτιώσεις (όπως η προ-σθήκη ή η κατάργηση μίας λωρίδας κυκλοφορίας).

Οι κυκλοφοριακές συνθήκες εξαρτώνται από τα χαρακτηρι-στικά της κυκλοφοριακής ροής και, συγκεκριμένα, από τα εξής:

• σύνθεση κυκλοφορίας και αναλογία βαρέων οχημάτων, • κατανομή κυκλοφορίας κατά κατεύθυνση και λωρίδα.

Οι κυκλοφοριακές συνθήκες μεταβάλλονται χρονικά (μεταξύ δια-φορετικών ωρών της ημέρας ή ημερών της εβδομάδας κλπ.).

Οι συνθήκες ελέγχου αναφέρονται στις ρυθμίσεις ελέγχου της κυκλοφορίας μέσω σηματοδότησης, σήμανσης και κανόνων ο-δικής κυκλοφορίας. Ο ορισμός κάποιας ή κάποιων από τις λωρίδες κυκλοφορίας ως λωρίδες αποκλειστικής κίνησης (λεωφορείων, ο-χημάτων υψηλής πλήρωσης κλπ.) εντάσσεται στις συνθήκες ελέγ-χου. Οι συνθήκες ελέγχου μπορεί να παραμένουν σταθερές χρονικά ή να μεταβάλλονται, όπως για παράδειγμα η περίπτωση της αλλα-γής του προγράμματος σηματοδότησης ή του ορίου ταχύτητα κατά την περίοδο αιχμής και εκτός αιχμής ή τη λειτουργία λωρίδας απο-κλειστικής χρήσης μόνο για συγκεκριμένες ώρες της ημέρας.

Στο σημείο αυτό πρέπει να αναφερθεί ότι η εφαρμογή νέων τεχνολογιών στις αστικές μεταφορές, όπως τα έξυπνα συστήματα πληροφόρησης και διαχείρισης που εξετάζονται στο Κεφάλαιο 9, επιδρά επίσης στην κυκλοφοριακή ικανότητα, ανάλογα με τους στόχους διαχείρισης της κινητικότητας που επιδιώκονται από την εφαρμογή τους.

Είναι δυνατό να οριστούν κάποιες βασικές συνθήκες (οδι-κές, κυκλοφοριακές και ελέγχου) για τις οποίες μπορούμε να υπο-λογίσουμε την κυκλοφοριακή ικανότητα. Ένα παράδειγμα των βα-σικών συνθηκών για οδούς διακοπτόμενης και μη διακοπτόμενης ροής δίνεται στον Πίνακα 4.1. Στη συνέχεια για τον υπολογισμό της κυκλοφοριακής ικανότητας για τις πραγματικές συνθήκες που ι-


σχύουν στο εκάστοτε οδικό στοιχείο γίνεται προσαρμογή της κυ-κλοφοριακής ικανότητας για τις βασικές συνθήκες μέσω της χρή-σης κατάλληλων συντελεστών προσαρμογής, οι οποίοι μεταβάλλο-νται ανάλογα με την κατηγορία και τα λειτουργικά και γεωμετρικά χαρακτηριστικά του οδικού στοιχείου.

Πίνακας 4.1 Βασικές συνθήκες για διακοπτόμενη και μη διακοπτόμενη ροή.

Στάθμη εξυπηρέτησης

Η «στάθμη εξυπηρέτησης» είναι ένα ποιοτικό μέγεθος που περι-γράφει τις συνθήκες κυκλοφορίας σε ένα οδικό στοιχείο, όπως τις αντιλαμβάνονται οι μετακινούμενοι (οδηγοί, επιβάτες ή πεζοί κατά περίπτωση). Σύμφωνα με τις προδιαγραφές που αναπτύχθηκαν

στις ΗΠΑ και έχουν καθιερωθεί διεθνώς στη μελέτη των οδικών στοιχείων, διακρίνονται έξι (6) στάθμες εξυπηρέτησης που χρησι-μοποιούν το σύστημα βαθμολόγησης του εκπαιδευτικού συστήμα-τος της χώρας και κυμαίνονται από τα λατινικά γράμματα A έως και F (State of Florida, Department of Transportation-QLOS, 2013). Με τον τρόπο αυτό καλύπτονται όλες οι πιθανές συνθήκες λειτουρ-γίας του οδικού στοιχείου από την ελεύθερη ροή (στάθμη εξυπηρέ-τησης Α) έως τον κορεσμό (στάθμη εξυπηρέτησης F). Στην πράξη οι στάθμες εξυπηρέτησης καθορίζονται από οριακές τιμές δει-κτών, όπως η ταχύτητα, ο χρόνος μετακίνησης, η πυκνότητα και οι καθυστερήσεις, που καλούνται δείκτες εξυπηρέτησης. Επιπρό-σθετα, για κάθε στάθμη εξυπηρέτησης μπορεί να οριστεί ο μέγι-στος ωριαίος ρυθμός ροής οχημάτων που μπορούν να εξυπηρετη-θούν από ένα οδικό στοιχείο κατά τη δεδομένη χρονική περίοδο, δηλαδή ο ρυθμός ροής εξυπηρέτησης. Στην ενότητα που ακολου-θεί περιγράφεται αναλυτικά η μεθοδολογία υπολογισμού της στάθ-μης εξυπηρέτηση στα αστικά οδικά δίκτυα.

4.5 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

4.5.1 ΓΕΝΙΚΑ

Η μεθοδολογική προσέγγιση υπολογισμού στάθμης εξυπηρέτησης στοιχείων του αστικού οδικού δικτύου που περιγράφεται στη συ-νέχεια περιλαμβάνει μια διαδικασία δύο αλληλεπιδρώντων στα-δίων: α) τον υπολογισμό της στάθμης εξυπηρέτησης οδικής υποδο-μής και β) τον υπολογισμό της στάθμης εξυπηρέτησης οδικού τμή-ματος. Συγκεκριμένα στο πρώτο στάδιο δίνεται η μεθοδολογία υ-πολογισμού της στάθμης εξυπηρέτησης κατά μήκος μιας οδικής υ-


ποδομής (ενός οδικού άξονα) ως αποτέλεσμα του σταθμισμένου α-θροίσματος της στάθμης εξυπηρέτησης των επί μέρους οδικών τμημάτων από τα οποία αποτελείται. Τα δεδομένα για τις στάθμες εξυπηρέτησης των επί μέρους οδικών τμημάτων προκύπτουν από υπολογισμό που γίνεται στο δεύτερο στάδιο. Πρέπει να σημειωθεί εδώ ότι στον υπολογισμό της στάθμης εξυπηρέτησης του οδικού τμήματος υπεισέρχεται και η ανάγκη υπολογισμού των καθυστερή-σεων που προκύπτουν λόγω των στάσεων στις σηματοδοτούμενες διασταυρώσεις που ορίζουν τα άκρα των οδικών τμημάτων. Για τον υπολογισμό των καθυστερήσεων στις διασταυρώσεις χρησιμο-ποιούνται κάποιες βασικές έννοιες για τη σηματοδότηση που δεν θεωρείται σκόπιμο να αναπτυχθούν αναλυτικά στο πλαίσιο αυτού του βιβλίου καθώς υπάρχουν σε προηγούμενα βιβλία (Φραντζεσκά-κης κ.ά. 2009; Φραντζεσκάκης & Γιαννόπουλος, 1986).

4.5.1.α Στάθμη εξυπηρέτησης αστικής οδικής υποδο-μής (οδικού άξονα)

Σύμφωνα με τη σχετική βιβλιογραφία (Transportation Research Board-HCM, 2010), ως υποδομή αστικής οδού χαρακτηρίζεται το τμήμα ενός οδικού άξονα που εμπεριέχει κόμβους με σηματοδό-τηση ή σήμανση με μέση απόσταση μεταξύ τους μικρότερη των 3,2 χλμ.

Η μεθοδολογία που περιγράφεται στη συνέχεια αφορά τον υπολογισμό της στάθμης εξυπηρέτησης ολόκληρου του οδικού ά-ξονα που αποτελείται από επί μέρους οδικά τμήματα και διασταυ-ρώσεις που λειτουργούν ως ένα ενιαίο σύνολο. Στις περιπτώσεις όμως που τα οδικά τμήματα ή οι διασταυρώσεις λειτουργούν μεμο-νωμένα ενδείκνυται ο υπολογισμός της στάθμης εξυπηρέτησης να γίνει χωριστά για τα στοιχεία αυτά. «Μεμονωμένα» (isolated) θεω-

ρούνται τα στοιχεία –τμήματα ή διασταυρώσεις– όταν η ροή σε αυτά ακολουθεί τυχαίες αφίξεις κατά τη διάρκεια της περιόδου ση-ματοδότησης. Αυτό συμβαίνει όταν α) η πλησιέστερη ανάντη σημα-τοδοτούμενη διασταύρωση βρίσκεται σε ικανή απόσταση από το ε-ξεταζόμενο στοιχείο ή β) το εξεταζόμενο στοιχείο δεν είναι συντο-νισμένο με τον ανάντη σηματοδότη. Τα κριτήρια για να θεωρηθεί ένα στοιχείο ως μεμονωμένο με βάση την απόσταση από ανάντη σηματοδοτούμενη διασταύρωση και το όριο ταχύτητας δίνονται στο Σχήμα 4.8. Συγκεκριμένα όπως φαίνεται στο Σχήμα η μέγιστη απόσταση μεταξύ διαδοχικών κόμβων για να υπάρχει επίδραση εί-ναι περίπου 1 χλμ.

Σχήμα 4.8 Κριτήρια θεώρησης ενός στοιχείου ως μεμονωμένου βάσει της

απόστασης από ανάντη σηματοδοτούμενη διασταύρωση και του ορίου ταχύ-τητας (Transportation Research Board-HCM, 2010).


Στάθμες εξυπηρέτησης

Βασική παράμετρος για τον καθορισμό της στάθμης εξυπηρέτησης κατά μήκος ενός οδικού άξονα αποτελεί η μέση «ταχύτητα μετακί-νησης» ή «ταχύτητα διαδρομής» (travel speed) κατά μήκος του οδι-κού άξονα. Η ταχύτητα αυτή αντανακλά τους παράγοντες που την επηρεάζουν: α) το περιβάλλον της οδού που περιλαμβάνει τα γεω-μετρικά χαρακτηριστικά και το είδος των παρόδιων χρήσεων γης, β) την αλληλεπίδραση μεταξύ των οχημάτων που ορίζεται από την πυκνότητα της κυκλοφορίας, τη σύνθεση της κυκλοφορίας και τις στρέφουσες κινήσεις και γ) τον έλεγχο της κυκλοφορίας μέσω ση-ματοδότησης ή σήμανσης που αναγκάζει τα οχήματα να σταματή-σουν ή να επιβραδύνουν. Η μέση ταχύτητα μετακίνησης αποτελεί έναν «δείκτη συμπεριφοράς» (performance measure) και εκφρά-ζει/δείχνει τον βαθμό κινητικότητας κατά μήκος της εξεταζόμε-νης κατεύθυνσης του οδικού άξονα. Στη συνέχεια στον Πίνακα 4.2 δίνονται οι έξι στάθμες εξυπηρέτησης σε συνάρτηση με τη μέση ταχύτητα μετακίνησης εκφρασμένης ως ποσοστό της βασικής τα-χύτητας ελεύθερης ροής. Επίσης αξίζει να σημειωθεί ότι σημα-ντικό ρόλο στον καθορισμό της στάθμης εξυπηρέτησης ενός αστι-κού οδικού άξονα εκτός από τη μέση ταχύτητα μετακίνησης παίζει και ο λόγος του κυκλοφοριακού φόρτου προς την κυκλοφοριακή ικανότητα v/c (Πίνακας 4.2).

Η μεθοδολογική προσέγγιση για τον υπολογισμό της στάθ-μης εξυπηρέτησης κατά μήκος του οδικού άξονα περιλαμβάνει τρία βήματα και δίνεται στο Σχήμα 4.9.

Βήμα 1. Υπολογισμός βασικής ταχύτητας ελεύθερης ροής

Η βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής, Sfo,F, αποτελεί τη βάση για τον καθορισμό της στάθμης εξυπηρέτησης. Υπολογίζεται για κάθε ο-δικό τμήμα χωριστά σύμφωνα με τη μεθοδολογία που αναπτύσ-

Πίνακας 4.2 Στάθμες εξυπηρέτησης συναρτήσει της έκφρασης της μέσης ταχύτητας μετακίνησης ως ποσοστό της βασικής ταχύτητας ελεύθερης

ροής και του λόγου v/c (Transportation Research Board-HCM, 2010).

Σχήμα 4.9 Μεθοδολογία υπολογισμού στάθμης εξυπηρέτησης κατά μήκος οδικού άξονα.


σεται στο δεύτερο στάδιο και στη συνέχεια για τον οδικό άξονα και δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση:

Όπου, Sf0,F= Βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής στον οδικό άξονα (χλμ./ώρα) Li= Μήκος του οδικού τμήματος (i) (μέτρα) m= Αριθμός οδικών τμημάτων που απαρτίζουν την υποδομή Sf0,i= Βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής στο οδικό τμήμα (i) (χλμ./ώρα) η ο-ποία υπολογίζεται από την Εξίσωση 4.5

Βήμα 2. Υπολογισμός μέσης ταχύτητας μετακίνησης (ταχύτητα διαδρομής)

Η μέση ταχύτητα μετακίνησης ή ταχύτητα διαδρομής (travel speed) κατά μήκος του οδικού άξονα ST,F, προκύπτει από τον σταθμισμένο μέσο όρο των ταχυτήτων διαδρομής κατά μήκος των επί μέρους οδικών τμημάτων και δίνεται από την Εξίσωση 4.4:

Όπου,

ST,i= Ταχύτητα διαδρομής στο τμήμα (i) (χλμ./ώρα) η οποία υπολογίζεται για κάθε οδικό τμήμα χωριστά σύμφωνα με την αναλυτική μέθοδο καθορι-σμού της στάθμης εξυπηρέτησης οδικού τμήματος από την Εξίσωση 4.15.

Επίσης υπολογίζεται από τον λόγο του μήκους του άξονα προς τον χρόνο διαδρομής κατά μήκος του άξονα.

Βήμα 3. Καθορισμός στάθμης εξυπηρέτησης οδικού άξονα

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως η στάθμη εξυπηρέτησης του ά-

ξονα καθορίζεται από τη μέση ταχύτητα μετακίνησης η οποία εκ-φράζεται ως ποσοστό της βασικής ταχύτητας ελεύθερης ροής από τον Πίνακα 4.2. Η βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής υπολογίζεται από το Βήμα 1, ενώ η μέση ταχύτητα μετακίνησης από το Βήμα 2. Κατά τη θεώρηση της στάθμης εξυπηρέτησης του άξονα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή διότι υπάρχει περίπτωση όπου, ενώ η συ-νολική στάθμη εξυπηρέτησης να είναι ικανοποιητική, κάποια τμή-ματα του άξονα να μην λειτουργούν σε ικανοποιητικές συνθήκες. Έτσι, η ανάλυση της στάθμης εξυπηρέτησης του άξονα πρέπει να συνοδεύεται από την ανάλυση της στάθμης εξυπηρέτησης των τμημάτων που λειτουργούν με τη μικρότερη αποτελεσματικότητα.

4.5.1.β Στάθμη εξυπηρέτησης οδικών τμημάτων

Για τον υπολογισμό της στάθμης εξυπηρέτησης των επί μέρους ο-δικών τμημάτων ενός άξονα η μεθοδολογία που ακολουθείται πε-ριλαμβάνει τα βήματα που παρουσιάζονται στο Σχήμα 4.10. Για την εφαρμογή της συγκεκριμένης μεθοδολογίας βασική προϋπόθεση είναι η ισχύς των παρακάτω συνθηκών:

• Οι κυκλοφοριακοί φόρτοι των επί μέρους οδικών τμημά-των να εκφράζουν τις πραγματικές συνθήκες κυκλοφο-ριακής ζήτησης στα τμήματα αυτά, δηλαδή θα πρέπει να υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ των εισερχόμενων και ε-ξερχόμενων φόρτων προς/από το εξεταζόμενο οδικό τμήμα.

• Να μη δημιουργείται το φαινόμενο «spillback» δηλαδή δεν πρέπει η ουρά αναμονής που δημιουργείται λόγω της ση-ματοδότησης στην κατάντη διασταύρωση του εξεταζόμε-νου οδικού τμήματος να επεκτείνεται μέχρι και την ανά


ντη διασταύρωση, δηλαδή να καλύπτει όλο το εξεταζό-μενο οδικό τμήμα, γεγονός που συμβαίνει όταν η κυκλο-φοριακή ικανότητα της κατάντη διασταύρωσης είναι μι-κρότερη από τους εισερχόμενους φόρτους στο οδικό τμήμα και δεν μπορεί να τους διοχετεύσει.

Σχήμα 4.10 Μεθοδολογία υπολογισμού στάθμης εξυπηρέτησης οδικού τμή-

ματος.

Βήμα 1. Υπολογισμός του χρόνου κίνησης (πορείας) κατά μήκος του οδικού τμήματος

Ο υπολογισμός του «χρόνου κίνησης» (running time), ο οποίος ανα-φέρεται στον χρόνο διάσχισης του οδικού τμήματος που περικλεί-εται μεταξύ διαδοχικών σηματοδοτούμενων διασταυρώσεων –χω-ρίς να συνυπολογίζονται οι καθυστερήσεις στις διασταυρώσεις– περιλαμβάνει τους παρακάτω επιμέρους υπολογισμούς:

• τον καθορισμό της ταχύτητας ελεύθερης ροής,

• τον υπολογισμό των καθυστερήσεων λόγω στρεφουσών κινήσεων σε προσβάσεις στο εξεταζόμενο τμήμα,

• τον υπολογισμό του χρόνου κίνησης κατά μήκος του τμή-ματος.

Καθορισμός της ταχύτητας ελεύθερης ροής

Η «ταχύτητα ελεύθερης ροής» εκφράζει τη μέση ταχύτητα κυκλο-φορίας κατά μήκος οδικού τμήματος για χαμηλούς κυκλοφορια-κούς φόρτους και χωρίς καθυστερήσεις από τις συσκευές ελέγχου της κυκλοφορίας και την ύπαρξη άλλων οχημάτων. Ο καθορισμός της βασίζεται στον υπολογισμό της βασικής ταχύτητας ελεύθερης ροής Sf0 και στη συνέχεια στην προσαρμογή της ανάλογα με το μή-κος του εξεταζόμενου οδικού τμήματος.

Η βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής (χλμ./ώρα) κατά μήκος ενός οδικού τμήματος επηρεάζεται από τα υπάρχοντα όρια ταχύ-τητας, την πυκνότητα των προσβάσεων στο εξεταζόμενο τμήμα και τη διαμόρφωση της διατομής της οδού και δίνεται από την Εξί-σωση 4.5:

Όπου, Sf0= Βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής (χλμ./ώρα) S0= Σταθερή ταχύτητα (χλμ./ώρα) fcs= Προσαρμογή λόγω διαμόρφωσης διατομής (χλμ./ώρα) fA= Προσαρμογή λόγω πυκνότητας σημείων πρόσβασης (χλμ./ώρα)

Η σταθερή ταχύτητα S0 είναι συνάρτηση του ορίου ταχύτητας και δίνεται από την Εξίσωση 4.6:


Όπου,

Spl= Όριο ταχύτητας (χλμ./ώρα)

Η προσαρμογή λόγω διαμόρφωσης διατομής, fcs, παίρνει την τιμή 0,0 χλμ./ώρα όταν δεν υπάρχει κράσπεδο στη δεξιά μεριά της οδού κατά την κατεύθυνση κυκλοφορίας και -0,8 χλμ./ώρα όταν υπάρχει κράσπεδο.

Η προσαρμογή λόγω πυκνότητας σημείων πρόσβασης, fA, δί-νεται από τον Πίνακα 4.3, όπου υπεισέρχεται και η επίδραση του αριθμού των λωρίδων κυκλοφορίας. Η πυκνότητα σημείων πρό-σβασης υπολογίζεται από τη διαίρεση του συνολικού αριθμού ισό-πεδων κόμβων χωρίς σηματοδότηση και στις δύο πλευρές του ε-ξεταζόμενου τμήματος της οδού με το μήκος του τμήματος σε χλμ.

Πίνακας 4.3 Προσαρμογή λόγω πυκνότητας σημείων πρόσβασης (Transportation Research Board-HCM, 2010).

Στη συνέχεια η βασική ταχύτητα ελεύθερης ροής προσαρμό-ζεται ανάλογα με το μήκος του οδικού τμήματος ή την απόσταση των σηματοδοτούμενων διασταυρώσεων που το περικλείουν. Ε-

μπειρικές μελέτες έχουν δείξει ότι μικρότερα σε μήκος οδικά τμή-ματα έχουν χαμηλότερη ταχύτητα ελεύθερης ροής όταν όλες οι υ-πόλοιπες παράμετροι παραμένουν σταθερές. Ο συντελεστής προ-σαρμογής που μετρά αυτή την επίδραση δίνεται από την παρακάτω εξίσωση:

Όπου,

fL=Συντελεστής προσαρμογής για πυκνότητα σηματοδότησης

LS=Απόσταση μεταξύ διαδοχικών σηματοδοτούμενων διασταυρώσεων (μέτρα)

Η ταχύτητα ελεύθερης ροής, Sf, προκύπτει από το γινόμενο της βα-σικής ταχύτητας ελεύθερης ροής επί τον συντελεστή προσαρμο-γής για την πυκνότητα σηματοδότησης:

Υπολογισμός καθυστερήσεων λόγω στρεφουσών κινήσεων

Τα στρέφοντα οχήματα προς και από τις προσβάσεις στο εξεταζό-μενο οδικό τμήμα (δεξιόστροφα και αριστερόστροφα) προκαλούν καθυστερήσεις στην κίνηση των οχημάτων. Οι καθυστερήσεις αυ-τές, dap,i, δίνονται σε δευτ./όχημα/σημείο πρόσβασης στον Πίνακα 4.4 και είναι συνάρτηση του αριθμού των λωρίδων και του φόρτου στο μέσο του εξεταζόμενου οδικού τμήματος. Η τελική τιμή της καθυστέρησης προκύπτει από το γινόμενο των τιμών του πίνακα με τον αριθμό των προσβάσεων κατά μήκος του τμήματος. Πρέπει να αναφερθεί ότι οι τιμές του Πίνακα 4.4 αναφέρονται σε στρέφου-σες κινήσεις (δεξιόστροφες και αριστερόστροφες) που είναι του-


λάχιστον 10% της κυκλοφορίας. Σε περίπτωση που είναι μικρότε-ρες μειώνονται αναλογικά (δηλαδή για 5% πολλαπλασιάζονται οι τιμές του πίνακα με 0,5).

Πίνακας 4.4 Καθυστερήσεις συναρτήσει του αριθμού των λωρίδων και του φόρτου στο μέσο του εξεταζόμενου οδικού τμήματος (Transportation

Research Board-HCM, 2010).

Υπολογισμός του χρόνου κίνησης κατά μήκος του τμήματος

Ο χρόνος κίνησης κατά μήκος του τμήματος εξαρτάται από τον τύπο ελέγχου στην κατάντη διασταύρωση, την ταχύτητα ελεύθε-ρης ροής, την πυκνότητα κυκλοφορίας και τις καθυστερήσεις λόγω των στρεφουσών κινήσεων και δίνεται από την Εξίσωση 4.9:

Όπου, tR= Χρόνος κίνησης κατά μήκος του οδικού τμήματος (δευτ.) l1= Χαμένος χρόνος στην εκκίνηση (δευτ.) (2,0 δευτ. σε σηματοδοτούμενη διασταύρωση και 2,5 δευτ. σε διασταύρωση ελεγχόμενη με STOP) L= Μήκος του οδικού τμήματος (μέτρα)

Sf= Ταχύτητα ελεύθερης ροής (χλμ./ώρα) fx= Προσαρμογή ανάλογα με τον τύπο ελέγχου (fx= 1 σε σηματοδοτούμενη ή ελεγχόμενη με STOP διασταύρωση και fx= 0 όταν δεν υπάρχει έλεγχος) dap,i= Καθυστερήσεις λόγω στρεφουσών κινήσεων στην πρόσβαση i (δευτ./όχημα) Nap= Αριθμός προσβάσεων κατά μήκος του οδικού τμήματος ή αλλιώς ο αριθμός δεξιόστροφων και αριστερόστροφων κινήσεων κατά μήκος της εξεταζόμενης κατεύθυνσης fv= Συντελεστής προσαρμογής λόγω εγγύτητας οχημάτων, δηλαδή αυξη-μένης πυκνότητας κυκλοφορίας και δίνεται από την Εξίσωση 4.10:

Όπου, vm= Ρυθμός ροής στο μέσο του οδικού τμήματος (οχήματα/ώρα) Nth= Αριθμός λωρίδων στην κατεύθυνση κυκλοφορίας

Βήμα 2. Υπολογισμός της καθυστέρησης διέλευσης από διασταύ-ρωση (through delay)

Τα οχήματα που κινούνται κατά μήκος ενός οδικού τμήματος, κατά την έξοδό τους από το εξεταζόμενο οδικό τμήμα από την κατάντη διασταύρωση για να εισέλθουν στο επόμενο οδικό τμήμα υφίστα-νται μια «καθυστέρηση διέλευσης από τη διασταύρωση» (through delay), η οποία οφείλεται κυρίως στον έλεγχο της διασταύρωσης. Η ανά όχημα μέση καθυστέρηση ρύθμισης σε δευτ./όχημα των οχη-μάτων που φτάνουν κατά την περίοδο ανάλυσης στην εξεταζόμενη ομάδα λωρίδων (στη συγκεκριμένη περίπτωση στις ομάδες που ε-ξυπηρετούν τις κατευθείαν κινήσεις) δίνεται από την εξίσωση:


Όπου, d1= Ομοιόμορφη καθυστέρηση (uniform delay), με την παραδοχή ομοιόμορ-φης άφιξης των οχημάτων (δευτ./όχημα) d2= Αύξηση της καθυστέρησης λόγω της τυχαίας άφιξης των οχημάτων και των ουρών υπερκορεσμού

Το τμήμα d2 της καθυστέρησης υποθέτει ότι δεν υπάρχει αρχική ουρά κατά την έναρξη της περιόδου ανάλυσης. Επειδή οι αφίξεις δεν είναι τυχαίες σε ένα σύστημα σηματοδοτούμενων κόμβων, ό-που η σηματοδότηση ομαδοποιεί τα οχήματα η καθυστέρηση που προκύπτει από την Εξίσωση 4.11 πολλαπλασιάζεται επί ένα συντε-λεστή προσαρμογής PF λόγω συντονισμού. Συγκεκριμένα πολλα-πλασιάζεται επί τον συντελεστή PF η ομοιόμορφη καθυστέρηση d1, η οποία επηρεάζεται κυρίως από τον συντονισμό. Σε καλά συντονι-σμένα συστήματα, όπου τα περισσότερα οχήματα φτάνουν στους κόμβους κατά την πράσινη ένδειξη, οι καθυστερήσεις είναι σημα-ντικά μικρότερες από εκείνες που προκύπτουν για τυχαίες αφί-ξεις. Το αντίθετο συμβαίνει όταν ο συντονισμός είναι πτωχός.

Οι τιμές του συντελεστή PF λόγω συντονισμού δίνονται στον Πίνακα 4.5 ανάλογα με τον «τύπο άφιξης» (arrival type) και τον λόγο g/C, όπου g είναι ο χρησιμοποιούμενος χρόνος πρασίνου για την εξεταζόμενη ομάδα λωρίδων και C η περίοδος σηματοδότησης (δευτ.) (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009). Οι τύποι άφιξης από 1 έως 6 ορίζονται ως εξής:

• Τύπος 1 (πολύ πτωχός). Τα οχήματα φτάνουν σε πυκνές φάλαγγες στην έναρξη της κόκκινης ένδειξης. Συμβαίνει σε συντονισμένη λειτουργία οδού δύο κατευθύνσεων με σηματοδότες σε αποστάσεις μικρότερες από 500 μ., όπου η μια κατεύθυνση δεν συντονίζεται σωστά.

Πίνακας 4.5 Τιμές του συντελεστή PF λόγω συντονισμού (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009).

• Τύπος 2 (μη πλεονεκτικός). Τα οχήματα φτάνουν σε πυ-κνές φάλαγγες στο μέσο της κόκκινης ένδειξης ή σε α-ραιές (διεσπαρμένες) φάλαγγες στο τέλος της διάρκειας της κόκκινης ένδειξης. Λιγότερο ακραία περίπτωση από τον τύπο 1. Σηματοδότες σε αποστάσεις μεταξύ 500-1.000 μ.

• Τύπος 3 (τυχαίες αφίξεις). Αφίξεις διεσπαρμένες καθ’ όλη τη διάρκεια της περιόδου σηματοδότησης είτε σε με-μονωμένες κόμβους, όταν οι γειτονικοί κόμβοι δεν σημα-τοδοτούνται ή σηματοδοτούνται αλλά βρίσκονται σε από-σταση μεγαλύτερη των 1.000 μ.

• Τύπος 4 (πλεονεκτικός). Σχετικά ευνοϊκή περίπτωση ό-που τα οχήματα φτάνουν κυρίως κατά τη διάρκεια της πράσινης ένδειξης. Συμβαίνει σε συντονισμένη σηματο-δότηση, συνήθως σε μια κατεύθυνση οδού δύο κατευθύν-σεων με σηματοδότες σε τυπική απόσταση μεταξύ 500-1.000 μ.


• Τύπος 5 (πολύ πλεονεκτικός). Παρατηρείται σε αποτελε-σματικά συντονισμένη σηματοδότηση που συνήθως συμ-βαίνει με σηματοδότες σε αποστάσεις μικρότερες από 500 μ.

• Τύπος 6 (εξαιρετικές περιπτώσεις). Συνήθως μονόδρο-μοι σε πυκνό οδικό δίκτυο και σε κεντρικές περιοχές. Τυ-πικές αποστάσεις σηματοδοτών κάτω των 250 μ.

Η ομοιόμορφη καθυστέρηση d1 δίνεται από την Εξίσωση 4.12:

Όπου, d1= Ομοιόμορφη καθυστέρηση (δευτ./όχημα) g= Χρησιμοποιούμενος χρόνος πρασίνου για την εξεταζόμενη ομάδα λωρί-δων C= Περίοδος σηματοδότησης (δευτ.) Χ= Λόγος v/c ή βαθμός κορεσμού για ομάδα λωρίδων

Η αύξηση καθυστέρησης d2 δίνεται από την Εξίσωση 4.13:

Όπου, d2= Αύξηση καθυστέρησης (δευτ./όχημα) Τ= Διάρκεια της περιόδου ανάλυσης (ώρες) c= Κυκλοφοριακή ικανότητα για την ομάδα λωρίδων (οχήματα/ώρα) Χ= Λόγος v/c ή βαθμός κορεσμού για ομάδα λωρίδων Ι= Συντελεστής προσαρμογής λόγω επίδρασης των ανάντη κόμβων στην άφιξη των οχημάτων (Πίνακας 4.6) k= Συντελεστής αύξησης καθυστέρησης που εξαρτάται από τον τύπο του ρυθμιστή (Πίνακας 4.7)

Πίνακας 4.6 Τιμές συντελεστή προσαρμογής Ι λόγω επίδρασης των ανάντη κόμβων στην άφιξη των οχημάτων (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009).

Η παραπάνω εξίσωση ισχύει για όλες τις τιμές του Χ, συμπε-ριλαμβανομένων και περιπτώσεων υπερκορεσμού Χ>1, αλλά δεν λαμβάνει υπόψη την ύπαρξη ουράς στην αρχή της περιόδου ανάλυ-σης.

Ο «συντελεστής k αύξησης της καθυστέρησης» (incremental delay factor) εκφράζει την επίδραση του τύπου του ρυθμιστή στην καθυστέρηση και οι τιμές του κυμαίνονται από 0,04 έως 0,50. Η τιμή 0,50 χρησιμοποιείται για σηματοδότηση σταθερού χρόνου και για συντονισμένη σηματοδότηση. Οι επενεργούμενοι ρυθμιστές μπορούν να προσαρμόζουν τον χρόνο πρασίνου στη ζήτηση σε μια περίοδο σηματοδότησης, μειώνοντας έτσι τις καθυστερήσεις. Ό-ταν ο λόγος v/c πλησιάζει τη μονάδα, δηλαδή η ζήτηση πλησιάζει προς την κυκλοφοριακή ικανότητα τότε ο επενεργούμενος ρυθμι-στής τείνει να συμπεριφέρεται όπως ο ρυθμιστής σταθερού χρό-νου και η τιμή του είναι 0,50. Οι τιμές του k δίνονται στον Πίνακα 4.7.

Στη συνέχεια υπολογίζεται η συνολική καθυστέρηση διέλευ-σης από τη διασταύρωση (through delay) που αφορά τις ομάδες λω-ρίδων που περιέχουν την κατευθείαν κίνηση (οι οποίες περιλαμβά-νουν εκτός από τις αποκλειστικές λωρίδες για την κατευθείαν κί-νηση και τις λωρίδες όπου οι κατευθείαν κινήσεις μοιράζονται με τις αριστερές και δεξιές στροφές) από την Εξίσωση 4.14:


Όπου, dt= Συνολική καθυστέρηση διέλευσης της κατευθείαν κίνησης από τη δια-σταύρωση(δευτ./όχημα) vth= Συνολικός ρυθμός ροής της κατευθείαν κίνηση (οχήματα/ώρα) vt, vsl, vsr= Ρυθμοί ροής της κατευθείαν κίνησης στην αποκλειστική λωρίδα, στη μοιραζόμενη με την αριστερή στροφή και στη μοιραζόμενη με τη δε-ξιά στροφή αντίστοιχα (οχήματα/ώρα) dth, dsl, dsr= Καθυστερήσεις της κατευθείαν κίνησης στην αποκλειστική λω-ρίδα, στη μοιραζόμενη με την αριστερή στροφή και στη μοιραζόμενη με τη δεξιά στροφή αντίστοιχα βάσει της Εξίσωσης 4.11 (δευτ./όχημα) PL, PR=Ποσοστά των αριστερόστροφων και δεξιόστροφων οχημάτων στις αντίστοιχες μοιραζόμενες λωρίδες (σε δεκαδική μορφή)

Πίνακας 4.7 Τιμές του Κ ανάλογα με τον τύπο του ρυθμιστή (Φραντζεσκά-κης κ.ά., 2009).

Βήμα 3. Υπολογισμός ταχύτητας διαδρομής κατά μήκος του οδι-κού τμήματος

Η ταχύτητα διαδρομής (travel speed) κατά μήκος του οδικού τμήμα-τος δηλαδή η μέση ταχύτητα που κινήθηκε το όχημα κατά μήκος του οδικού τμήματος υπολογιζόμενων και των καθυστερήσεων λόγω στάσεων στη διέλευση της διασταύρωσης δίνεται από την Ε-ξίσωση 4.15:

Όπου, ST,i= Ταχύτητα διαδρομής κατά μήκος του οδικού τμήματος (χλμ./ώρα) L= Μήκος του οδικού τμήματος (μέτρα) tR= Χρόνος κίνησης κατά μήκος του τμήματος (δευτ.) dt= Καθυστέρηση διέλευσης (δευτ./όχημα)

Βήμα 4. Υπολογισμός της στάθμης εξυπηρέτησης του οδικού τμή-ματος

Όπως αναφέρθηκε στα προηγούμενα η στάθμη εξυπηρέτησης κα-θορίζεται από δύο «δείκτες συμπεριφοράς» (performance measures), την ταχύτητα διαδρομής ως ποσοστό της βασικής τα-χύτητας ελεύθερης ροής και τον λόγο v/c (φόρτος προς κυκλοφο-ριακή ικανότητα για την κατευθείαν κίνηση). Δίνεται από τον Πί-νακα 4.2 για την ταχύτητα διαδρομής που υπολογίστηκε στο προη-γούμενο βήμα 3.


4.6 ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙ-ΣΜΟΥ ΣΤΑΘΜΗΣ ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΣΗΣ ΟΔΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΒΑΣΙΣΜΕΝΗ ΣΕ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΠΕΔΙΟΥ

Σε περιπτώσεις που ο μελετητής θέλει να υπολογίσει τη στάθμη εξυπηρέτησης ενός οδικού τμήματος ή ενός οδικού άξονα χωρίς την αναλυτική μεθοδολογική προσέγγιση που αναφέρθηκε στα προηγούμενα και η οποία απαιτεί μεγάλο αριθμό δεδομένων, μπο-ρεί να υπολογίσει την ταχύτητα διαδρομής στο πεδίο με τη μέθοδο του κινούμενου παρατηρητή.

Η ταχύτητα διαδρομής θα προκύψει ως ο μέσος όρος των ταχυτήτων διαδρομής του παρατηρητή, ο οποίος θα πρέπει να ε-

κτελέσει έναν αριθμό επαναληπτικών διαδρομών κατά μήκος του εξεταζόμενου οδικού τμήματος ή του οδικού άξονα. Ο ελάχιστος αριθμός αυτών των διαδρομών αποτελεί συνάρτηση της μέσης τα-χύτητας κίνησης και του αναμενόμενου μεγέθους σφάλματος (Γιαν-νόπουλος, 2003).

Στη συνέχεια με βάση τη ταχύτητα διαδρομής και ανάλογα με τον τύπο της αστικής οδού προκύπτει η στάθμη εξυπηρέτησης από τον Πίνακα 4.8. Η μεθοδολογική αυτή προσέγγιση χρησιμο-ποιείται και στην περίπτωση της ολοκληρωμένης θεώρησης όλων των δικτύων μιας αστικής περιοχής μέσω της αποτίμησης μιας συνδυασμένης στάθμης εξυπηρέτησης για όλα τα μέσα μεταφοράς σε ένα πολυτροπικό σύστημα μεταφορών (βλ. Κεφάλαιο 8).

Πίνακας 4.8 Καθορισμός στάθμης εξυπηρέτησης βάσει της ταχύτητας διαδρομής και του τύπου της αστικής οδού (Φραντζεσκάκης κ.ά., 2009).


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ

Ελληνόγλωσσες αναφορές

Ανδρικοπούλου, Ε., Γιαννακού, Α., Καυκαλάς, Γ. & Πιτσιάβα-Λατινοπούλου, Μ. (2014). Πόλη και πολεοδομικές πρακτικές για τη βιώσιμη αστική ανάπτυξη. Αθήνα: Εκδόσεις Κριτική.

Γιαννόπουλος, Γ. (2003). Μετρήσεις και έρευνες για την ανάλυση των χαρα-κτηριστικών της κυκλοφορίας και των μετακινήσεων. Θεσσαλονίκη: Εκδόσεις Επίκεντρο.

Κονδύλη, Α., Σπυροπούλου, Ι., Αντωνίου, Κ. & Ψαριανός, Β. (2012). Διερεύ-νηση κυκλοφοριακών μεγεθών σε αυτοκινητοδρόμους σε συνθήκες πυκνής ροής. Πρακτικά του 3ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Οδοποιίας. Αθήνα.

Φραντζεσκάκης, Ι. & Γιαννόπουλος, Γ. (1986). Σχεδιασμός των μεταφορών και κυκλοφοριακή τεχνική. Θεσσαλονίκη: Παρατηρητής.

Φραντζεσκάκης, Ι.Μ., Πιτσιάβα-Λατινοπούλου, Μ.Χ. & Τσαμπούλας, Δ.Α. (1997). Διαχείριση κυκλοφορίας. Αθήνα: Εκδόσεις Παπασωτηρίου.

Φραντζεσκάκης, Ι. Μ., Γκόλιας, Ι. Κ. & Πιτσιάβα-Λατινοπούλου, Μ. Χ. (2009). Κυκλοφοριακή τεχνική. Αθήνα: Εκδόσεις Παπασωτηρίου.

Ξενόγλωσσες αναφορές

Austroads Research Report. (2011). Speed-flow relationships: Implications of projects appraisal.

Badoe, D.A. & Miller, E.J. (2000). Transportation-land-use interaction: Empiri-cal findings in North America and their implications for modeling. Transportation Research Part D, 5, pp.235-263.

Cohen, S. & Zhang, M.Y. (2002). New speed-flow relationships for road net-work planning in the Paris region. In C.P. Kevin et al. (Eds.), Traffic and Transportation Studies, American Society of Civil Engineers.

Davidson, K.B. (1966). A flow-travel time relationship for use in transportation planning. Proceedings of the 3rd ARRB Conference, 3(1), pp.183-194

Dowling Associates Inc. (2005). Arterial speed study. Prepared for Southern California Association of Governments.

Edie, L.C., Foote, R.C., Herman, R. & Rothery, R. (1963). Analysis of single lane traffic flow. Traffic Engineering.

El-Shourbagy, M. (2001). Speed/Flow relationship on some important urban arterial roads: Fayoum City as a study case. Mansoura engineering jour-nal (MEJ).

Greenberg, H. (1958). A mathematical analysis of traffic flow. Tunnel traffic capacity study. New York: The port of New York Authority.

Greenschields, B.D. (1934). A study of Highway Capacity. Highway Research Board Proceedings, 14.

Guerin N.S. (1961). Quality and theory of traffic flow-travel time relationships. Bureau of Highway Traffic, Yale University.

Hall, F. (2001). Traffic stream characteristics, traffic flow theory. A state of the art report.

Heidemann, D. & Hotop R. (1990). Distribution of passenger-car speeds on the Autobahn network-model modifications and actualization. Strabe und Autobahn-Heft, 2, pp.106-113.

Nielsen, O.A. & Jogersen, R.M. (2007). Estimation of speed-flow and flow den-sity relations on the motorway network in the greater Copenhagen re-gion. Prepared for IET Intelligent Transport Systems.

Ogut, K.S. (2004). An alternative regression model of speed-occupancy rela-tion at the congested flow level. The Bulletin of the Istanbul Technical University, 54(2).

Olszewski, P., Henry, S.L.F. & Yan-Weng, T. (1995). Area-wide traffic speed-flow model for the Singapore CBD. Transport Research Part A, 29A(4), pp.273-281.

Pitsiava-Latinopoulou, M., Melios, G., Gavanas, N., Tsakalidis, A., Aggelakakis, A. & Kouridis, Ch. (2014). Development of a system of environmental and energy consumption data for urban road traffic. Pilot application in Thessaloniki, Greece. Proceedings of the Transport Research Arena-TRA Conference. Paris.

Ricardo-AEA. (2014). Update of the Handbook on external costs of transport. Final report. Prepared for DG Mobility and Transport, European Com-mission. Retrieved from http://ec.europa.eu/transport/themes/sustain-able/studies/doc/2014-handbook-external-costs-transport.pdf (access 13 March 2015)

Rodrigue, J.P. (2013). The geography of transport systems. New York:

http://ec.europa.eu/transport/themes/sustainable/studies/doc/2014-handbook-external-costs-transport.pdf

http://ec.europa.eu/transport/themes/sustainable/studies/doc/2014-handbook-external-costs-transport.pdf


Routledge.

Sharma, K.H., Swami, M. & Swami, L.B. (2012). Speed-flow analysis for inter-rupted oversaturated traffic flow with heterogeneous structure for ur-ban roads. International Journal for Traffic and Transport Engineering, 2(2), pp.142-152.

State of Florida, Department of Transportation-QLOS. (2013). Quality/level of service handbook. Retrieved from http://www.dot.state.fl.us/plan-ning/systems/programs/SM/los/pdfs/2013%20QLOS%20Hand-book.pdf (access 26 May 2015)

Transportation Research Board-HCM. (2010). HCM 2010: Highway Capacity Manual. Washington DC: Transportation Research Board.

Van Aerde, M. & Rakha, H. (1995). Multivariate Calibration of Single Regime Speed-Flow-Density Relationships. Proceedings of the Navigation and Information Systems (VNIS). Ontario, Canada: Queen’s University, Kingstom.

Wahdan, A. & Sabry, M. (1995). Speed/flow relationships on Cairo urban arte-rial roads. Civil Eng. Magazine, Faculty Of Eng., Al-Azhar University, 17(1).

http://www.dot.state.fl.us/planning/systems/programs/SM/los/pdfs/2013%20QLOS%20Handbook.pdf



4 αστικά οδικά δίκτυα...Στο Σχήμα 4.3 δίνεται το ποσοστό...

Documents

Transcript of 4 αστικά οδικά δίκτυα...Στο Σχήμα 4.3 δίνεται το ποσοστό...