elementy_inzynierii_ruchu.pdf

2. ELEMENTY INŻYNIERII RUCHU

2.1. Podstawowy schemat ruchu

W transporcie lądowym występują dwa podstawowe rodzaje dróg

przystosowanych do ruchu pojazdów:

1) o swobodnej trajektorii ruchu w obszarze wyznaczonym pasem

drogowym,

2) o ograniczonej trajektorii ruchu w jednoznacznie określonym

zakresie przemieszczania.

układ koło-szyna

Rys. 2.1. Droga kołowa (a) i droga kolejowa (b)

W pierwszym przypadku o prędkości, kierunku jazdy oraz wyko-

nywanych manewrach skrętu, wyprzedzania, omijania, zawracania czy

zatrzymania decyduje kierujący pojazdem. Natomiast drugim przy-

padku rola kierującego jest ograniczona do regulowania prędkości,

ponieważ nie ma możliwości wykonywania żadnych innych manew-

rów pojazdem. Drogami lądowymi pierwszego typu są drogi samo-

chodowe, które tworzą pasmo nawierzchni drogowej o jednakowych

parametrach wytrzymałościowych na całej długości i szerokości drogi

(rys. 2.1a). Drugi typ reprezentują drogi kolejowe, które poprzez spe-

cjalną konstrukcję szyny i koła ograniczają możliwość swobody ruchu

tylko do jednego kierunku (rys 2.1b).

Pomimo dostrzegalnych różnic dzielących ruch pojazdów po

drodze kołowej oraz ruch pojazdów szynowych, istnieje cały zespół

pojęć oraz modeli, które mogą zostać z powodzeniem zastosowane do

opisu obu rodzajów ruchu.

Podstawowymi pojęciami stosowanymi w analizie potoków ru-

chu są intensywność ruchu, gęstość potoku oraz średnia prędkość

potoku [4].

Intensywność ruchu ρ jest to liczba pojazdów przejeżdżających

przez ustalony punkt drogi w jednostce czasu.

Gęstość potoku λ określana jest jako liczba pojazdów znajdują-

cych się na danej drodze w ustalonej chwili.

Średnia prędkość potoku m (λ) to średnia arytmetyczna wszyst-

kich prędkości chwilowych poszczególnych pojazdów.

U podstaw dyscypliny wiedzy, nazywanej inżynierią ruchu leży

podstawowy schemat ruchu. Jest to powiązanie intensywności ruchu z

gęstością potoku oraz jego średnią prędkością według następującej

zależności [1]:

( ) ( λ

⋅

(2.1)

Prędkość potoku jest ograniczona prędkością ruchu swobodnego

(to znaczy takiego, w którym nie ma wzajemnego oddziaływania na

siebie kolejnych jednostek ruchu) m 0 , czyli m (λ) ≤ m 0 . Także gęstość

potoku nie może przekroczyć określonej wartości maksymalnej λ′

równej największej liczbie pojazdów, jakie równocześnie mogą zna-

leźć się na rozważanej drodze. a więc z fizycznej pojemności drogi.

Wartość ta wynika wprost z długości drogi oraz z długości pojazdu.

Ma ona znaczenie jedynie teoretyczne, ponieważ gdy λ → λ′, odstępy

pomiędzy pojazdami maleją do zera. Oczywiście do zera maleje wte-

dy też średnia prędkość potoku m (λ)→0. Zależność empiryczna po-

między intensywnością ruchu a gęstością potoku przedstawiona jest

na rysunku 2.2 [12].

Maksymalną wartość intensywności ruchu ρ 0 można interpreto-

wać się jako przepustowość drogi . Trzeba jednak pamiętać, że drogi

nie funkcjonują niezależnie do siebie, lecz tworzą złożone sieci trans-

portowe. Takimi sieciami są sieć dróg kołowych oraz sieć kolejowa.

ρ m

ρ 0

Rys. 2.2. Zależność intensywności ruchu od gęstości potoku ρ(λ)

λ 0

λ′ λ

W opisie ruchu w sieci wyróżnić można kilka podstawowych je-

go charakterystyk, które pozwalają na stworzenie zrębów klasyfikacji

ruchu. Najważniejsze charakterystyki to struktura ruchu (i jej zmien-

ność w czasie), sposób jego organizacji, sposób regulacji, poziom

elastyczności organizacji.

Struktura ruchu może być określona jako wielkość obciążenia ru-

chowego w dowolnych przedziałach czasu. Ze względu na zmienność

struktury można wyróżnić:

• ruch o zmiennej strukturze,

• ruch o stałej strukturze w pewnym cyklu czasowym, na przykład

dobowym

Biorąc za kryterium sposób organizacji ruchu wyróżnia się:

• ruch samoorganizujący się, w którym każda jednostka ruchu de-

cyduje o wyborze drogi,

• ruch całkowicie organizowany, w którym przydział dróg realizo-

wany jest przez system kierujący ruchem

Przykładem ruchu samoorganizującego się jest ruch drogowy, ru-

chu zaś całkowicie organizowanego - ruch kolejowy.

Sposób regulacji ruchu określa kolejność zajęcia kolizyjnych

elementów sieci. Z tego względu określa się:

• ruch nieregulowany, w którym kolizje są rozstrzygane przez po-

szczególne jednostki ruchu,

• ruch całkowicie regulowany, w którym o kolejności zajęcia ele-

mentów decyduje system regulujący

Poziom elastyczności organizacji ruchu wyraża podatność na

zmiany struktury ruchu.

2.2. Ruch drogowy

2.2.1. Użytkownicy dróg

Podmiotem w ruchu drogowym jest człowiek. Stąd do rozwiązy-

wania problemów ruchu drogowego potrzebna jest wiedza o użytkow-

nikach dróg - kierowcach i pieszych [3]. Człowiek stanowi najważ-

niejszy element systemu człowiek-pojazd-droga. Znajomość cech

człowieka pozwala tworzyć i eksploatować ten system tak, by spełniał

on wymogi maksymalnej użyteczności oraz bezpieczeństwa. Warunki

te są, przynajmniej częściowo, sprzeczne. Przecież jednym z parame-

trów decydujących o użyteczności jest możliwie duża prędkość.

Wzrost prędkości w ruchu drogowym ma jednak dramatyczne konse-

kwencje w postaci częstości występowania wypadków oraz ich skut-

ków. Każde przyjmowane w praktyce rozwiązanie jest pewnym kom-

promisem.

Z punktu widzenia ruchu drogowego bardzo istotną rolę odgry-

wają psychofizyczne cechy człowieka. Wśród nich pierwszoplanowe

znaczenie ma wzrok , który charakteryzują zakres pola widzenia, zdol-

ność adaptacji do światła i ciemności, wrażliwość na olśnienie. Ważną

cechą jest uwaga , definiowana jako chwilowa zdolność do spostrze-

żeń. Uwagę opisuje się określając jej podzielność, zakres (pojemność),

trwałość (koncentrację) oraz przerzutność. Istotne znaczenie także ma

czas reakcji opisujący potencjalne możliwości reakcji kierowcy na

bodźce. Mniejszą rolę odgrywa słuch i zmysł równowagi.

Wymienione cechy psychofizyczne, zmieniają się w czasie wsku-

tek narastającego zmęczenia. Przykładowo po 8 godzinach jazdy sta-

łość reakcji pogarsza się o 30%, a uwaga - o 15%. Na zachowanie

człowieka prowadzącego pojazd na drodze duży wpływ mają cechy

jego osobowości, a także mikroklimat czy czynniki meteorologiczne.

W sferze zainteresowań inżynierii ruchu są również zasadnicze

cechy pojazdu związane z eksploatacją, a w szczególności [3]:

• wymiary pojazdu,

• masa pojazdu,

• moc i wskaźnik mocy [kW/Mg],

• prędkość i jej zmiany,

• opóźnienia i przyspieszenia,

• skuteczność hamulców (droga hamowania),

• oświetlenie jezdni światłami reflektorów.

Ruch pojazdów odbywa się na zasadzie prawa adhezji (przyczep-

ności). Moment obrotowy przekazany z silnika do osi kół napędowych

jest zamieniany na parę sił, co obrazuje rys.2.3.

Rys 2.3. Zamiana momentu obrotowego na parę sił

2.2.2. Badania, pomiary i analizy ruchu

Badania ruchu są podstawowym źródłem danych służących pla-

nowaniu i projektowaniu rozwiązań transportowych oraz zarządzaniu

transportem na określonym obszarze. Badania takie przeprowadza się

w różnych celach. Takimi celami mogą być studia transportowe, pro-

jektowanie dróg i skrzyżowań, organizacja ruchu, różnego rodzaju

analizy ekonomiczne, programowanie utrzymania dróg, analizy wy-

padkowości, określanie poziomu hałasu drogowego, itp.

Zakres badań może obejmować różne parametry opisujące ruch.

Najważniejsze z przeprowadzanych badań i pomiarów to [3]:

• pomiary natężenia ruchu,

• pomiary prędkości i czasu przejazdu,

• automatyczne pomiary ruchu,

• badania parkowania,

• kompleksowe badania ruchu.

Natężenie ruchu określa wielkość potoku lub pojedynczego stru-

mienia ruchu obserwowanego w danym przekroju drogi lub na wlocie

skrzyżowania [5]. Parametr ten może być odnoszony nie tylko do

ruchu pojazdów, ale również do ruchu pieszego. Natężenie ruchu

F < f mg

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: