مهندسی حمل و نقل
 
قالب وبلاگ

مبانی مهندسی ترافیک

ویژگی‌های جریان ترافیک

جریان ترافیک از تعامل تک تک رانندگان و وسایط نقلیه آنها با یکدیگر و نیز تعاملاتی که بین آنها و عناصر فیزیکی مسیر و سایر اجزاء محیط پیرامون آنها اتفاق می‌افتد، تشکیل یافته است. از آنجائیکه هم رفتار تک تک رانندگان و هم ویژگی‌های وسایط نقلیه آنها متفاوت است، بنابر این خودروهای حاضر در مسیر عبور و مرور رفتارهای مشابهی را از خود نشان نخواهند داد. به علاوه دو جریان آمد و شد مختلف هم حتی در شرایط یکسان رفتارهای مشابهی را از خود بروز نخواهند داد، از آنجائیکه رفتار رانندگان به شدت تحت تاثیر عادات رانندگی آنها و وجوه مشخصه محلی است.

 


4-1- انواع تسهیلات
تسهیلات ترافیکی نوعا در دو گروه کلی و اصلی طبقه‌بندی می‌شوند:
- جریان بدون انقطاع و توقف
- جریان دارای توقف و انقطاع

تسهیلات جریان بدون توقف عبور و مرور هیچگونه اختلال و توقفی را بر جریان عادی عبور و مرور تحمیل نمی‌نمایند. جریان توقف و اختلال کامل را می‌توان مشخصا در آزادراه‌ها، یعنی جاهایی که در آنها هیچ تقاطع، چراغ راهنمایی و علائم توقفی دیده نمی‌شود، مشاهده نمود. این تسهیلات ترافیکی از امکان کنترل کامل بر دسترسی به مسیر برخوردار هستند، در این مسیرها هیچ تقاطعی وجود ندارد و هیچ مسیر فرعی برای دسترسی به اراضی اطراف آزاد‌راه تعبیه نشده است. بنابر این ویژگی‌های جریان ترافیک در یک چنین مسیرهایی، صرفا مبتنی بر تعاملات میان وسایط نقلیه و نیز تعامل آنها با مسیر و محیط عمومی خواهد بود.

در عین حالیکه ترافیک بدون توقف و اختلال مطلق نوعا در آزادراه‌ها موجود می‌باشد، امکان دستیابی به چنین شرایطی در بزرگراه‌های مسطح که عمدتا در مناطق برون شهری قرار دارند، و فواصل بسیار طولانی میان دو نقطه توقف ثابت در مسیر وجود دارد، میسر است. بنابر این ممکن است که جریان بدون توقف ترافیک در بخشی از بزرگراه‌های برون شهری دو خطه و مسیرهای برون شهری و بین شهری چند خطه وجود داشته باشد. به عنوان یک رهنمود عمومی، این اعتقاد وجود دارد که جریان بدون توقف و انقطاع عبور و مرور در مسیرهایی که فاصله بین دو چراغ راهنمایی و یا سایر عوامل توقف‌زای ثابت بیش از 2 مایل باشد، می‌تواند وجود داشته باشد.

تسهیلات دارای انقطاع در جریان عبور و مرور به آن دسته از تسهیلاتی گفته می‌شود که دارای عوامل توقف‌زای ثابتی هستند که در طراحی و نیز عملیات عادی آنها گنجانیده شده است. یکی از پر کاربرد‌ترین و معمول‌ترین عوامل ایجاد انقطاع و توقف در جریان ترافیک، چراغ‌ها و علائم رانندگی است.

سایر عوامل ایجاد کننده توقف در جریان ترافیک عبارتند از تابلوهای توقف (STOP)، تقاطع‌های همسطح فاقد چراغ راهنمایی، مسیرهای منتهی به ساختمان‌ها و فضای پارکینگها و سایر مسیرهای ایجاد دسترسی به اراضی حاشیه مسیر. معمولا تمامی خیابان‌های شهری و بزرگراه‌های درون شهری از نوع تسهیلات ترافیکی دارای عوامل توقف‌زا هستند.

مهمترین تفاوت تسهیلات ترافیکی بدون توقف و انقطاع و مسیرهای دارای توقف، تاثیر زمان می‌باشد. در تسهیلات ترافیکی بدون توقف، امکان دسترسی به امکانات فیزیکی مسیر در تمامی زمان‌ها در اختیار رانندگان و وسایط نقلیه است. اما در یک مسیر دارای عوامل توقف‌زا، جریان ترافیک به صورت دوره‌ای و مرتب با قرمز شدن چراغ راهنمایی، متوقف می‌شود.

بنابر این جریان بدون توقف پیچیده‌تر از جریان منقطع و دارای توقف ترافیکی است. در عین حالیکه بسیاری از پارامترهای ترافیکی که در این فصل معرفی می‌شوند بر هر دو دسته از جریانات ترافیک کاربرد دارند، با این حال کانون اصلی توجه ما در این فصل بررسی ویژگی‌های جریانات ترافیکی بدون توقف است.

4-2- پارامترهای جریان ترافیک
پارامترهای جریان ترافیک در دو گروه کلی قابل تقسیم‌بندی هستند پارامترهای ماکروسکوپی که جریان ترافیک را به صورت کلی توضیح می‌دهند و پارامترهای میکروسکوپی که رفتار تک تک خودروها و یا رفتار متعامل زوج خودروها در مسیر را تشریح می‌کند.

سه پارامتر ماکروسکوپی اصلی عبارتند از (1) حجم یا میزان ترافیک در جریان (2) سرعت (3) تراکم.
پارامترهای میکروسکوپی از این قرارند: (1) سرعت هر یک از خودروها(2) مسافت باز پیش روی خودروها (headway) میزان فضا (Spacing)

4-2-1- حجم و میزان ترافیک
حجم ترافیک یعنی تعداد خودروهایی که از یک نقطه از یک بزرگراه، یا یک خط سیر و یا مسیر در یک مقطع زمانی خاص عبور می‌نمایند. واحد اندازه‌گیری این پارامتر، "تعداد وسایط نقلیه" است، زمان را معمولا به صورت "ساعتی" با "روزانه" در نظر می‌گیرند.

برای بررسی روند در طول زمان و مقاصد برنامه‌ریزی عمومی، معمولا از اندازه‌گیری روزانه استفاده می‌شود. طراحی و تصمیمات کنترلی دقیق مستلزم حجم ترافیک ساعتی در ساعت‌های اوج شلوغی در طول یک روز است.

میزان ترافیک عموما بر اساس "تعداد خودرو در ساعت" بیان می‌شود هر چند که این رقم نشان دهنده جریان عبور و مرور موجود در دوره زمانی کمتر از یک ساعت است. تعداد 200 خودروی مشاهده شده در بازه زمانی 15 دقیقه ممکن است به صورت 200 ضربدر 4 یعنی 800 خودرو در ساعت بیان شود، هر چند که اگر شمارش در یک بازه زمانی یک ساعت کامل صورت می‌پذیرفت ممکن بود که این تعداد با 800 مساوی نگردد. رقم 800 خودرو/ ساعت میزان ترافیک مسیر بر اساس شمارش در مقطع زمانی 15 دقیقه‌ای است.

4-2-1-1- حجم ترافیک روزانه
چهار پارامتر برای حجم ترافیک روزانه مشخص شده است که به طور گسترده در مهندسی ترافیک کاربرد دارند:
- میانگین حجم ترافیک روزانه در طول سال (AADT): میانگین حجم ترافیک 24 ساعته کامل در طول 365 روز سال در یک مکان- تعداد وسایط نقلیه‌ای که در طول یک سال از یک محل عبور می‌کنند بر 365 تقسیم می‌شود (در سال‌های کبیسه این رقم بر 366 تقسیم می‌شود)
- میانگین حجم ترافیک روزهای غیر تعطیل در یک سال (AAWT): حجم ترافیک متوسط در طول 24 ساعت که در طول روزهای غیر تعطیل در یک سال 365 روزه اتفاق افتاده است. تعداد وسایط نقلیه‌ای که در طول روزهای غیر تعطیل از یک مکان در طول یک سال می‌گذرند بر تعداد روزهای غیر تعطیل (معمولا 260 روز) تقسیم می‌شود.
- متوسط ترافیک روزانه (ADT): متوسط ترافیک 24 ساعته در یک مکان خاص در یک بازه زمانی مشخص کمتر از یک سال، شیوه معمول اندازه‌گیری ADT بر اساس مقاطع زمانی یک ماهه است.
- متوسط ترافیک روزهای غیر تعطیل هفته (AWT): میانگین ترافیک 24 ساعته در روزهای غیر تعطیل هفته در یک مکان خاص در یک بازه زمانی معین که کمتر از یک سال خواهد بود. شیوه معمول اندازه‌گیری AWT بر اساس مقاطع زمانی یک ماهه است.

تمامی این مقادیر بر اساس شاخص "تعداد خودرو در روز" بیان می‌شوند. مقادیر مربوط به حجم ترافیک روزانه عموما بر اساس مسیر حرکت و یا خط سیر حرکتی تفکیک نمی‌شوند، بلکه نشان‌دهنده کل ترافیک در یکی از تسهیلات ترافیکی در یک بازه زمانی معین هستند.

جدول 4-1 مقادیر گردآوری شده مربوط به حجم ترافیک روزانه یک منطقه خاص که از طریق شمارش سالانه داده‌ها به دست آمده‌اند را نشان می‌دهد.

داده‌های ارائه شده در جدول 4-1 عموما از طریق شمارش‌های که در مکان‌های ترددشماری دائمی صورت می‌پذیرد، به دست می‌آیند (مثلا مکانی که در آن شمارش و شناسایی خودکار تعداد خودروهای عبوری و انتقال الکترونیکی داده‌ها به رایانه مرکزی صورت می‌پذیرد). متوسط ترافیک روزهای غیر تعطیل (AWT) در هر ماه از طریق تقسیم مقدار مربوط به کل حجم ترافیک ماهیانه روزهای غیر تعطیل بر تعداد روزهای غیر تعطیل در یک ماه (ستون 5 تقسیم بر ستون 2) به دست می‌آید. متوسط ترافیک روزانه از طریق تقسیم حجم کل ترافیک ماهیانه بر تعداد روزهای ماه (ستون 4 تقسیم بر ستون 3) به دست می‌آید. متوسط ترافیک روزانه در طول یک سال از طریق تقسیم کل حجم ترافیک مشاهده شده در یک سال بر 365 روز در یک سال به دست می‌آید.

متوسط ترافیک روزهای غیر تعطیل در یک سال از طریق تقسیم میزان ترافیک مشاهده شده در طول روزهای تعطیل یک سال بر عدد 260 به دست می‌آید.

داده‌های نمونه عرضه شده در جدول 4-1 توضیح مختصر و موجز از ویژگی‌های این نمونه از تسهیلات ترافیک که اندازه‌گیری‌ها بر روی آن صورت گرفته است را ارائه می‌دهد. توجه داشته باشید که مقادیر مربوط به ADT ها از مقادیر AWTها به مراتب بیشتر است. این مسئله نشانگر این واقعیت است که احتمالا این مسیر ترافیکی پیش از آنکه مورد استفاده مسافرت‌های کاری باشد به منطقه تفریحی و مخصوص گذران تعطیلات سرویس می‌دهد که دارای ترافیکی است که در تعطیلات آخر هفته به اوج می‌رسد. ضمنا مقادیر ADT ها و AWT ها در فصل تابستان با افزایش بیشتری رو به رو است که این خود نشان می‌دهد که این مسیر ترافیکی به یک منطقه تفریحی و گذران تعطیلات ویژه فصل گرم سرویس می‌دهد. بنابر این اگر یک مطالعه عمیق و دقیق برای برنامه‌ریزی ارتقاء سطح این مسیر ضروری تشخیص داده شود، بازه زمانی برای جمع‌آوری داده‌ها می‌تواند تعطیلات آخر هفته در فصل تابستان باشد.

4-2-1-2- حجم ترافیک ساعتی
با وجود آنکه مقادیر روزانه برای مقاصد برنامه‌ریزی مفید هستند نمی‌توان از آنها به صورت تنها برای اهداف تحلیل طرح و عملیات استفاده نمود. حجم ترافیک در طول 24 ساعت شبانه روز نوسان بسیار زیادی دارد بدین صورت که بیشترین حجم ترافیک در طول یک روز، در "ساعات شلوغی" صبح و عصر محقق می‌شود. یک ساعت بخصوص در طول شبانه‌روز را که دارای بیشترین حجم ترافیک است. ساعت اوج تردد می‌نامند. حجم ترافیک در این ساعت بخصوص برای مقاصد تحلیل طرح و عملیات بیشترین جذابیت را برای مهندسان ترافیک دارا است. مقدار حجم ترافیک در ساعت اوج تردد معمولا به صورت مقدار مبنی بر مسیر بیان می‌شود (یعنی برای هر یک از جهت‌های حرکت در یک مسیر ترافیکی یک رقم جداگانه محاسبه می‌شود).

می‌بایست بزرگراه‌ها و نظام‌های کنترلی مناسب ایجاد شود تا امکان سرویس‌دهی مطلوب در ساعات اوج ترافیک در هر یک از مسیرهای حرکتی مهیا شود. در صورتیکه در زمان صبح اوج ترافیک در یک سمت از مسیرهای حرکتی وجود داشته باشد، ساعت اوج ترافیک این مسیر در بعد از ظهر در سمت مخالف (مسیر مخالف) اتفاق خواهد افتاد. بنابر این هر دو سمت مسیر می‌بایست از امکانات لازم برای تسهیل ترافیک در ساعات اوج برخوردار باشد. در مسیرهایی که اختلاف بین شدت ترافیک در دو سمت زیاد است، استفاده از خط مسیرهای قابل معکوس‌سازی (Reversible) می‌تواند مفید واقع شود. به عنوان مثال در شهر واشنگتن به وفور از خط سیر‌های قابل معکوس‌سازی (تغییر جهت حرکت خودروها در ساعات مختلف روز) در بلوارها و آزادراه‌ها استفاده می‌شود.

 

در این جدول:
- ستون 1: ماه‌های مختلف سال
- ستون 2: تعداد روزهای غیر تعطیل در یک ماه
- ستون 3: تعداد کل روزهای ماه
- ستون 4: حجم کل ترافیک در طول ماه (بر حسب تعداد وسیله نقلیه)
- ستون 5: حجم کل ترافیک در طول روزهای غیر تعطیل ماه (بر حسب تعداد وسیله نقلیه)
- ستون 6: AWT که از تقسیم ستون 5 بر ستون 2 به دست می‌آید (بر حسب تعداد وسیله نقلیه / روز)
- ستون 7: ADT که از تقسیم ستون 2 بر ستون 3 به دست می‌آید (بر حسب تعداد وسیله نقلیه/ روز)

بر این اساس خواهیم داشت:

AADT= 5,445,000/365=14,918 خودرو/روز
AAWT=2,583,000/260 = 9,925 خودرو/ روز

در طراحی مسیر برای تخمین حجم ترافیک ساعات اوج تردد از تعمیم: مقادیر AADT استفاده می‌شود. پیش‌بینی‌های مربوط به حجم ترافیک معمولا بر اساس مقادیر AADT و مبتنی بر مدل‌های پیش‌بینی و روندهای مستندسازی شده بیان می‌شوند، از آنجایی که مقادیر ترددشماری‌های روزانه از ثبات بیشتری نسبت به تردد‌شماری‌های مبتنی بر ساعت برخوردار هستند، با بهره‌گیری از مقادیر AADT پیش‌بینی‌های قابل اتکاتری به دست خواهد آمد. مقدار AADT به مقدار اوج حجم ترافیک در مسیر حرکتی دارای اوج تردد تبدیل می‌شود. از این روش با عنوان "حجم ساعتی طرح مبتنی بر جهت حرکت در مسیر "( DDHV) نام برده می‌شود. و مقدار آن با استفاده از رابطه زیر قابل استحصال است:

DDHV=AADT * K * D (4-1)

که در آن k برابر است با : مقداری از حجم ترافیک روزانه که در ساعات اوج تردد اتفاق می‌افتد. و D برابر است با بخشی از حجم ترافیک در ساعت اوج تردد که در مسیر (جهت حرکتی) دارای اوج آمد و شد جریان می‌یابد.

برای مقاصد طراحی، فاکتور K معمولا نمایانگر بخشی از مقدار AADT است که در سی‌امین ساعت دارای بیشترین حجم ترافیک در طول یکسال اتفاق افتاده است. اگر در طول یک سال ما 265 ساعت دارای اوج ترافیک داشته باشیم و حجم ترافیک این 265 ساعت را به ترتیب از بیشترین تا کمترین فهرست نماییم، حجمی که در این فهرست حائز رتبه 30‌‌ ام شود همان حجمی است که برای تعیین مقدار فاکتورK مبنا قرار می‌گیرد.

این رقم نمایانگر حجمی است که حجم اوج ترافیک تنها 29 بار از آن تجاوز نموده است. در مناطق برون شهری حجم اوج ترافیک حائز رتبه 30 ام ممکن است فاصله بسیار زیادی با حجم ترافیک در بدترین ساعت سال داشته باشد، از آنجائیکه حجم ترافیک بسیار سنگین و بحرانی معمولا دیر به دیر در این مناطق اتفاق می‌افتد. در یک چنین ترافیک در 29 ساعت از طول یک سال توجیه اقتصادی نخواهد داشت. اما در مناطق شهری که معمولا حجم ترافیک نزدیک به حداکثر ظرفیت پذیرش تسهیلات ترافیکی است. 30 امین ساعت دارای بیشترین حجم ترافیک معمولا از بدترین ساعت از لحاظ تراکم ترافیک فاصله چندانی ندارد.

فاکتورهای k وD بر اساس ویژگی‌های محلی و منطقه‌ای در یک مکان تعیین می‌شوند. بسیاری از ادارات ایالتی امور بزرگراه‌ها، به صورت مستمر و دائم این مقادیر را تحت کنترل دارند و مقادیر عددی مناسب برای استفاده در بخش‌های مختلف ایالت را منتشر می‌کنند. هر چه قدر توسعه تراکم جمعیتی در یک منطقه بیشتر باشد فاکتور K رو به کاهش خواهد گذاشت در مناطق دارای تراکم بالا در زمان‌های غیر از ساعت اوج ترافیک هم تقاضای بسیار زیادی بر استفاده از تسهیلات آمد و شد وجود دارد. این مسئله به نحوی موثر باعث کاستن از سهم حجم ترافیک در ساعات اوج تردد می‌شود. حجم کل ترافیکی که در مناطق دارای تراکم زیاد وجود دارد به مراتب بیشتر از حجم کل ترافیک در مناطق با تراکم کمتر است.

فاکتور D از تغییرات و نوسانات بیشتری برخوردار است و خود تحت تاثیر تغییرات چند عامل دیگر قرار دارد. در اینجا هم هر چه میزان تراکم توسعه در یک منطقه بیشتر باشد، مقدار عددی فاکتور D کاهش می‌یابد، هر چه قدر میزان تراکم توسعه‌یافتگی در یک منطقه بیشتر باشد، احتمال درخواست برای سفرهای دو طرفه بیشتر خواهد شد. راه‌های شعاعی (یعنی آن دسته از مسیرهایی که امکان حرکت به داخل و خارج از شهرهای مرکزی و سایر مناطق فعالیت را فراهم می‌آورند) معمولا از توزیع قویتری مبتنی بر جهت حرکت برخوردارند (مقدار D بالاتر) نسبت به مسیرهای محیطی (یعنی مسیرهایی که گرداگرد مرکز فعالیت در نظر گرفته شده‌اند).

 

جدول 4-2- دامنه نرمال تغییرات مقادیر فاکتور K و فاکتور ِD

یک مورد مربوط به یک بزرگراه برون شهری را در نظر بگیرید که مقدار پیش‌بینی 20 ساله برای پارامتر AADT آن معادل 3000 خودرو/ روز می‌باشد. بر اساس داده‌های جدول 4-2 مقادیر مربوط به حجم ساعتی طرح مبتنی بر جهت حرکت در مسیر چگونه خواهد بود؟ با استفاده از مقادیر ارائه شده در جدول 4-2 برای بزرگرا‌ه‌های برون‌شهری مقدار K بین 15% تا 25% در نوسان است و مقدار فاکتورD بین 65% تا 8% می‌باشد بر این اساس دامنه مقادیر حجم ساعتی طرح مبتنی بر جهت حرکت در مسیر به صورت زیر محاسبه است:

همانطور که مشاهده می‌شود دامنه تغییرات مورد انتظار برای DDHV بر اساس این معیارها به مراتب بزرگتر می‌باشد. بنابر این تعیین مقادیر صحیح برای فاکتورهای D و K به منظور دستیابی به پیش‌بینی‌‌های درست‌تر بسیار کلیدی و حیاتی است.

این مثال به روشنی دشواری بیش‌بینی میزان تقاضا برای تردد در آینده را آشکار می‌سازد. نه تنها حجم ترافیکی به مرور زمان تغییر می‌کند بلکه الگوی نوسانات و ویژگی‌های جریان ترافیک هم طی زمان دستخوش تغییر و تحول می‌شود. پیش‌بینی‌های صحیح و نسبتا دقیق مستلزم شناسایی آن دسته از روابط علی است که در طی مرور زمان ثابت باقی می‌مانند. احراز و تشخیص یک چنین روابطی در قالب مشاهدات رفتارهای پیچیده سفر بسیار دشوار است. هیچ تضمینی وجود ندارد که این روابط علی در طول زمان ثابت باقی بمانند و همین مسئله باعث می‌شود که در بهترین حالت پیش‌بینی حجم ترافیک به صورت کاملا تقریبی میسر شود

 

[ ۱۳٩۱/٢/۱٢ ] [ ۸:٠٠ ‎ق.ظ ] [ محمد امین صلاحی ]
.: Weblog Themes By Pichak :.

درباره وبلاگ

اینجانب احسان محمدی دانشجوی رشته حمل و نقل و ترافیک شهری به وبلاگم خوش آمدید.
صفحات دیگر
امکانات وب








  • بازیچه
  • بک لینک
  • کارت شارژ همراه اول