Közlekedéstan | Tanulmányok, esszék » Telített jelzőlámpás csomópont forgalomáramlásának elemzése

TELÍTETT, JELZŐLÁMPÁS CSOMÓPONT FORGALOMÁRAMLÁSÁNAK ELEMZÉSE Dr. Tóth-Szabó Zsuzsanna, egyetemi adjunktus, Széchenyi István Egyetem, 9026, Győr, Egyetem tér 1. tel: (96) 613-569; fax: (96) 613-635; e-mail: tothzs@szehu Dr. Koren Csaba, egyetemi tanár, Széchenyi István Egyetem, 9026, Győr, Egyetem tér 1. tel: (96) 503-450; fax: (96) 503-451; e-mail: koren@szehu ÖSSZEFOGLALÓ A győri csomópont-átépítés jó alkalom a négyágú, kapacitáshatáron működő, jelzőlámpás irányítású csomópont átépítés előtti állapotának vizsgálatára. Átépítés után a forgalomáramlás – az első jelzőlámpás körforgalmú csomóponton Magyarországon –szintén elemzésre kerül. Jelen tanulmány az „előtte” állapot adatait, a járművek érkezési és kihaladási idejét vizsgálja irányonként. A járművek várakozási idejét, és a várakozó járművek számát meghatároztuk számítási módszerek alapján és összehasonlítottuk a mért

értékekkel. Bebizonyítottuk, hogy a várakozási idő és a várakozók száma tág értékhatárok között mozog a csúcsórán belül is. Vizsgáltuk a beérkezés és áthaladás között eltelt periódusok számát. Megállapítottuk, hogy a sor felépülése és a várakozási idő növekedése igen gyors, a sor leépülése lassabb, ennek következtében az érkező forgalom csúcsa a várakozási idő maximumát jóval megelőzi. Bevezetés A jelzőlámpás forgalomirányítású csomópontokban a forgalom lebonyolódását már számos tanulmány vizsgálta. A csomópontok átépítésének szinte „rutinszerű” vizsgálatai a kapacitásszámítások és a várakozási idők meghatározása áganként, vagy teljes csomópontra. Azonban egy kapacitáshatáron álló csomópont forgalom-lebonyolódása a reggeli csúcsórában, a beérkező forgalom részletes elemzésével, majd a csomópontban bonyolódó mozgások egymásra hatásának vizsgálatával mégis vonzó

feladat. A győri csomópont-átépítések jó alkalmat adtak arra, hogy az átépítés előtt álló csomópontokon rögzítsük a forgalmat, jelenlegi állapotában, hogy ugyanezeket a vizsgálatokat majd a jelzőlámpás körforgalommá átépített csomóponton is elvégezzük. Így a két különböző típusú csomóponton a forgalom lebonyolódása részletesen összehasonlíthatóvá válik. A vizsgált csomópont helyszínrajzi kialakítása Az átépítésre kiválasztott csomópont a város egyik legnagyobb átmenőforgalmát lebonyolító útvonalán, a 81. sz főút belterületi szakaszán, a Fehérvári úton található A csomópont környezetében a Fehérvári út 2x2 sávos keresztmetszetű, a csomópontnál 2 balra kanyarodó sávval, de a kereszteződéstől 200 m távolságban 2x1 sávossá szűkül. A Fehérvári útról a keresztező útra a jobbra kisíves csomóponti mozgás nem megengedett. A kereszteződésbe belépő 3248 E/h nagyságú forgalom az igen

terjedelmes csomóponti méretek, a 4+2 forgalmi sávos torkolatok és a 110 másodperc hosszúságú periódusidő dacára is - csúcsidőszakokban igen alacsony szolgáltatási szinten bonyolódik le. Az adatrögzítés A csomópontban áganként mértük a reggeli és a délutáni csúcsórában a járművek érkezési idejét és az átjutás idejét. Ehhez a csomópontba belépő járművek belépési idejét és az érkező (sor végére beálló) járművek pontos érkezési idejét rögzítettük magnóra áganként. A diktafonokat egyszerre indítottuk el, biztosítva ezzel az időtartam-vizsgálatokhoz szükséges „azonos” időtengelyt. Eközben a csomóponton minden alkalommal teljes forgalomszámlálást is végeztünk. A mérések alapján a vizsgált időszak alatt minden jármű csomóponthoz érkezési ideje (a sor végére állás pillanata) és a csomóponton áthaladás ideje (a záróvonal elhagyása) másodperc pontossággal rendelkezésünkre állt. Az

elemzés megkezdése előtt az ismert fázisterv alapján meghatároztuk, melyik jármű melyik fázisban érkezett, és melyik fázisban haladt át a csomóponton. A továbbiakban a csomóponton egyik főirányban, egyenesen áthaladó két sáv forgalmának elemzését mutatjuk be részletesen. A feldolgozott mérési adatokat 2005. március 16-án, szerdán a reggeli csúcsórában, 715-815 között rögzítettük A csúcsórához 33 darab 110 másodperc hosszúságú fázist számítottunk (ez összesen 3630 másodperc), de az ábrákon 35 fázis szerepel. A sávok kapacitása Az ágon fázisonként beérkező és kihaladó forgalom nagyságát, összegezett formában mutatja be az 1. ábra Mivel a csomóponton áthalad járművek számát mutató görbe értelmezhető kapacitásként, az ábrából jól látható a kialakuló kapacitáshiány. A csúcsóra végénél azonban a két vonal metszi egymást, vagyis a csomópont kapacitása megfelelő a délelőtti órákban. A

csomóponthoz érkező járművek számát mutató kék görbe a 9-10. fázis körül válik el a csomóponton áthaladó járművek számát mutató piros vonaltól. Ekkor kezd a lámpánál a sor kialakulni. A kék és piros vonal közötti távolság a várakozási idő mértéke, vagyis a 16 fázisban érkező jármű majd csak a 18. fázisban tud áthaladni a csomóponton A két görbe közötti terület összege a csomóponton eltöltött összes várakozási időnek felel meg. 1. ábra – A csomópontba érkező és kihaladó forgalom a csúcsórában fázisonként összegezve 800 áthaladt forgalom (j db) 700 600 500 400 300 200 100 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 fázisok száma bejövők kimenők A várakozó járművek száma A kapacitáshiány következménye a várakozók számának és várakozási idő növekedése, vagyis a csomóponton idővesztesége nő. A várakozók számának, és a csomópont várakozási idejének

meghatározására létezik számítási módszer. E vizsgálat a számítási módszer eredményeinek ellenőrzésére is jó alkalmat ad. A számítást –az első 8 periódusra – táblázatos formában az 1. táblázat mutatja meg A számításokat minden periódusra elvégeztük, a kapott eredményeket – a mérésből meghatározott adatokkal együtt – a 2. és 3 ábra mutatja 1. táblázat – A várakozó járművek számának és átlagos várakozási idejének meghatározása konstansok Periódusidő Zöldidő Piros+közbensőidő Arány (zöld/nemzöld) Átlagos várakozási idő periódus 110 s 31 s 79 s 0,718 39,5 s 2 3 4 5 6 7 8 Érkező járművek száma 19 29 28 21 30 15 28 Várakozó járművek száma 13,6 20,8 20,1 15,1 21,5 10,8 20,1 Összes időveszteség 539,0 822,7 794,3 595,7 851,1 425,5 794,3 Átlagos időveszteség járművenként 28,4 28,4 28,4 28,4 28,4 28,4 28,4 A várakozó járművek számát és a várakozási időt a mérési adatokból

is meghatároztuk. Az egyes járművek érkezési és áthaladási idejéből, valamint a fázistervből megállapítottuk, hogy melyik periódusban érkezett a csomóponthoz és melyik periódusban hagyta el a csomópontot a jármű. Ezért a várakozó járművek számát úgy határoztuk meg, hogy az adott fázisban érkező járműszámból kivontuk azoknak a járműveknek a számát, akik a csomópontot ugyanazon periódus alatt el is hagyták. Az így kapott várakozó járműszámot periódusonként, a számítási eredménnyel együtt a 2. ábra mutatja 2. ábra – A várakozó járművek száma periódusonként 35 járművek száma (db) 30 25 20 15 10 5 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 periódusok száma mért számolt Az átlagos várakozási időt is meghatároztuk a mérési adatok alapján. Mivel minden jármű érkezési és kihaladási ideje másodperc pontossággal ismert volt, ezért az egyes periódusban érkező járművek

várakozási idejének átlagát vettük. A mérési eredményeket, a számolt átlagértékkel együtt a 3. ábra mutatja be Az ábrán jól látható, a kapacitáshiányos időszakban a számolt átlagérték jelentősen eltér a mért értéktől, de a 33. periódus után, vagyis a csúcsórát követően, amikor a csomópont kapacitása már megfelelő, a mért érték megközelíti a számított értékeket. 3. ábra – Az átlagos várakozási idő periódusonként 350,0 várakozási idő (s) 300,0 250,0 200,0 számolt mért 150,0 100,0 50,0 0,0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 periódusok száma A pontos várakozási idők és a periódusok ismeretében azt is meghatározhatjuk, hogy periódusonként az áthaladásra várakozó járművek közül hányan vártak legfeljebb 1 periódust, vagyis a megérkezést követő periódusban át is tudtak haladni a csomóponton, vagy hányan vártak 2 vagy 3 lámpaváltást, amíg átjutottak. A 4 ábra %-os

arányban ábrázolja a várt periódusok számát. A függőleges tengelyen az adott periódus piros jelzésénél várakozók számát 100%-nak véve, a vizsgált periódushoz húzott függőleges vonal megmutatja, hogy a várakozók hány százaléka várt egy, két vagy három lámpaváltást. Az ábra megmutatja, hogy a 19. periódustól a 25 periódusig tartott az az időszak, amikor mindenkinek legalább két periódust kellett várnia az átjutásra. Érdekes jelenség az is, hogy a csúcsidőszak elején fokozatosan fogyott azoknak a száma, akik az érkezés periódusában áthaladtak a csomóponton, addig a csúcsidő után a vizsgálat ideje alatt nem csökkent le a várakozási idő annyira, hogy a járművek kis része egyetlen periódus alatt átjussanak a csomóponton. 4. ábra – A beérkezés és az áthaladás között várt periódusok száma, periódusonként, %-os arányban 100% 80% +3 periódus 60% % +2 periódus +1 periódus 40% 0 periódus 20% 0% 1 3 5

7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 periódusok száma Az egy periódus alatt áthaladás a csomóponton nem jelenti azt, hogy a jármű nem áll meg. Természetesen nekik is jelent valamennyi időveszteséget a csomóponton való áthaladás. A csúcsórában, a teljes csomóponton keletkezett időveszteséget mutatja az 5. ábra Az ábrából leolvasható, hogy a 21. periódusban volt a legnagyobb az időveszteség (2 óra, 29 perc, 25 másodperc). A csomópont teljes idővesztesége a csúcsóra (a vizsgált 33 periódus) alatt 38 óra, 48 perc és 26 másodperc volt. Ez az időveszteség a csomóponton áthaladt 756 jármű vezetőjének idővesztesége (a járműben ülő utasok száma ismeretlen). Az ábra azt is megmutatja, hogy az időveszteség milyen összetételben származik az egy, két vagy három lámpaváltás után áthaladó járművekből. 5. ábra – A csomópont teljes idővesztesége összes időveszteség (óra) 2:52:48 2:24:00 1:55:12

érk+2=kihaladás érk+2=kihaladás 1:26:24 érk+1=kihaladás érk=kihaladás 0:57:36 0:28:48 0:00:00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 periódusok száma Az időveszteség, így a járművenkénti várakozási idő részletesebb vizsgálatára ösztönöz. Összefüggést kerestünk az érkező forgalomnagyság és a várakozási idő között. Arra kerestünk választ, hogy hogyan változik a várakozási idő értéke a csúcsóra során, ha a periódusonként érkező forgalomnagyság függvényében vizsgáljuk. Ezt a vizsgálathoz a periódusban érkező forgalomnagyságot (x tengely) és a periódusra érvényes átlagos várakozási időt (y tengely), mint a pont két jellemzőjét (koordinátáját) vettük alapul. Az így kapott ábrát a 6 ábra mutatja be (az periódusonként érkező forgalmak nagy szórása miatt ötperces átlagértékkel dolgoztunk). 6. ábra – A várakozási idő alakulása az érkező forgalom függvényében 350

várakozási idő (s) 300 250 200 150 100 50 0 0 10 20 érkező forgalom (db) 30 40 A görbe lefutásából jól látszik, hogy az azonos „sebességgel” növekedő forgalom a sor felépülésekor szinte egy „függőleges” mentén növeli a várakozási időt (lásd nyíl). Az érkező forgalom csökkenésével – a csúcsóra második, leépülő szakaszában – azonban a várakozási idő nem ugyanolyan sebességgel csökken, mint a kezdeti időszakban. E jelenség magyarázatához érdemes a forgalom lefolyásának és a várakozási idő alakulását összehasonlítani. A 7 ábra mutatja be periódusonként a két jellemző mennyiség lefutását Jól látható, hogy a beérkező forgalom maximuma a 16. periódusban van Ezután a forgalomnagyság folyamatosan csökken. A várakozási idő maximuma azonban a 21 periódusban van, ami azt jelenti, hogy a 16. periódustól a várakozási idő annak ellenére nőtt, hogy a forgalom csökkent. A várakozási idő csak

5 periódussal később (mintegy 9,5 perc múlva) kezdett csökkenni, de nagyobb intenzitással. 30 350 25 300 250 20 200 15 150 10 100 5 várakozási idő (s) érkező járművek (db) 7. ábra – A várakozási idő és az érkező forgalomnagyság lefutása a csúcsórában, periódusonként. 50 0 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 periódusok száma érkező forgalom várakozási idő A csomópont többi ágának hasonló részletességű vizsgálatával, a kanyarodó irányok hatásának elemzésével, a jelenlegi állapotot teljesen rögzítettük. Az átépítés után, az átadást követő „megszokási idő”, közel 2 hónap leteltével a jelzőlámpás körforgalom várakozási idejének és forgalomlefolyásának alakulása már összehasonlítható lesz