STRESZCZENIE
W artykule omówiono analizę zmian organizacji ruchu układu komunikacyjnego w centrum Przemyśla w wariancie bezinwestycyjnym przez wprowadzenie ruchu jednokierunkowego oraz w wariancie inwestycyjnym po wybudowaniu obwodnicy miasta.
Zastosowano specjalistyczne oprogramowanie do przeprowadzania makrosymulacji. Na podstawie przeprowadzonych analiz określono, które warianty organizacji ruchu w centrum miasta mogą przynieść znaczące efekty w usprawnieniu poruszania się pojazdów w mieście.
Odniesiono się także do ich wpływ na środowisko (emisja hałasu i tlenku węgla).
Słowa kluczowe: modelowanie ruchu, więźba ruchu, makrosymulacja 1. WPROWADZENIE
Celem modelowania ruchu drogowego jest zazwyczaj sprawdzenie skutków wprowadzenia zmian w istniejącej organizacji ruchu, budowy nowych tras komunikacyjnych lub zamknięcia odcinków ulic dla ruchu kołowego. Za pomocą specjalistycznego oprogramowania można symulować rozkład ruchu w czasie, związany ze zmiennym zagospodarowaniem poszczególnych dzielnic miasta, a także powstaniem obiektów wpływających na zwiększenie natężenia ruchu. Aby móc wykonywać różnego rodzaju analizy związane z funkcjonowaniem sieci drogowej miasta, niezbędnym jest stworzenie odpowiedniego modelu symulacyjnego, zawierającego oprócz geometrii dróg i natężenia ruchu szereg innych danych o mieszkańcach, ruchu tranzytowym i kierunkach rozwoju miasta. Takie podejście do analizy obecnego i perspektywicznego ruchu drogowego w mieście umożliwia podejmowanie różnorodnych prób jego usprawnienia, zaś model komputerowy zmniejsza ryzyko zastosowania nietrafnych rozwiązań. Niezaprzeczalną zaletą wykonywania analiz symulacyjnych jest możliwość prognozowania i podejmowania działań długofalowych, inicjowanych z odpowiednim wyprzedzeniem, by nie dopuścić w przyszłości do paraliżu komunikacyjnego miasta.
1 dr inż. Lesław Bichajło - Politechnika Rzeszowska
2 mgr inż. Mateusz Szarata - Politechnika Rzeszowska
2. OPIS BUDOWY MODELU SYMULACYJNEGO MIASTA
Zastosowane oprogramowanie umożliwia budowę modelu miasta poprzez odwzorowanie sieci ulicznej oraz dokonanie rozkładu ruchu na podstawie więźby ruchu.
Skrzyżowania przedstawiane są za pomocą węzłów połączonych odcinkami dróg. Odcinki opisuje się ich przepustowością, liczbą pasów ruchu oraz prędkościami w ruchu swobodnym.
Proces tworzenia modelu obejmował:
odwzorowanie układu ulic w mieście na podstawie przygotowanych podkładów mapowych
przygotowanie danych potrzebnych do stworzenia więźby ruchu wewnętrznego, w tym ustalenie liczby mieszkańców, liczby osób czynnych zawodowo, liczby miejsc pracy, liczby osób uczących się
wyznaczenie potencjałów ruchotwórczch na podstawie wyznaczonych wcześniej zmiennych objaśniających dla każdego rejonu miasta
opracowanie macierzy ruchu wewnętrznego, więźby ruchu źródłowego i docelowego oraz więźby ruchu tranzytowego
wygenerowanie rozkładu ruchu na sieć uliczną
kalibracja modelu z pozyskanymi wynikami pomiarów natężeń ruchu na wlotach do miasta oraz wewnątrz miasta.
Równolegle z opracowywaniem modelu na podstawie generalnego pomiaru ruchu oraz własnych pomiarów uzupełniających zgromadzono informacje o aktualnym natężeniu ruchu na sieci dróg miejskich, z uwzględnieniem struktury rodzajowej i kierunkowej.
Podczas odwzorowywania sieci dróg z podkładów mapowych wprowadzono kategoryzację dróg za względu na ich klasę techniczną. Wstępnie założono podział na 3 klasy zgodnie z zaleceniami [6]. Założono również różne przepustowości i prędkości w ruchu swobodnym:
ulicom głównym przypisano przepustowość 900 pojazdów/godzinę i prędkość w ruchu swobodnym 50km/h,
ulicom zbiorczym przypisano przepustowość 600 pojazdów/godzinę, prędkość w ruchu swobodnym 45km/h,
ulicom lokalnym przypisano przepustowość 350 pojazdów/godzinę, prędkość w ruchu swobodnym 35 km/h. Założenie te zostały zweryfikowane w późniejszej kalibracji modelu.
W celu określenia żródeł i celów podróży miasto podzielono na 23 rejony komunikacyjne wewnętrzne i 4 rejony komunikacyjne zewnętrzne. Ich podział powiązany jest z granicami osiedli mieszkaniowych, przebiegiem dróg głównych, kolei a także występowaniem naturalnej przeszkody - rzeki San. Dokonując podziału przestrzegano zasady, że w każdym wydzielonym rejonie komunikacyjnym zachowania kierowców powinny być podobne.
Wygenerowana na potrzeby projektu pełna więźba ruchu składa się z:
więźby ruchu wewnętrznego
więźby ruchu źródłowego i docelowego
więźby ruchu tranzytowego
W więźbie ruchu wewnętrznego uwzględniono uwarunkowania i kierunki zagospodarowania miasta [1], [2], [3] oraz dane z GUS (liczba mieszkańców, liczba osób uczących się,
pracujących).
Zdefiniowanie wyżej omówionych zmiennych objaśniających dało możliwość wyznaczenia potencjałów ruchotwórczych w każdym z rejonów komunikacyjnych.
Wyznaczono je dla następujących grup motywacji:
1.1 dom-praca 2.1 praca-dom
3.1 dom-szkoła 4.1 szkoła-dom 5.1 dom-inne 6.1 inne-dom
7.1 nie związane z domem
Utworzoną więźbę ruchu dla stanu na rok 2010 pokazano na rys. 1.
Rys.1. Więźba ruchu – stan na rok 2010
Zbudowany model poddano kalibracji w celu osiągnięcia zgodności modelowanego natężenia ruchu z natężeniem obserwowanym. Po przeprowadzeniu kolejnych iteracji uzyskano współczynnik zgodności R2=0,88 (rys. 2). Przyjęto, że jest on wystarczający, a model może stać się wiarygodną podstawą do dalszych analiz.
3. WARIANTY SIECI DROGOWEJ W ANALIZACH PROGNOSTYCZNYCH W pracy skupiono się na analizie za pomocą programu komputerowego Visum zmian natężenia i innych parametrów ruchu na ulicach miasta Przemyśla, jakie nastąpią w roku 2010 i w perspektywicznym roku 2030:
- po wprowadzeniu ruchu jednokierunkowego w newralgicznym obszarze zawierającym dwa mosty przez San (nie ma innych) wraz z przyległymi ulicami (wariant bezinwestycyjny),
Rys.2. Korelacja obserwowanego i zamodelowanego natężenia ruchu na sieci ulic
przy czym wyróżniono podwarianty, w których ruch jednokierunkowy odbywa się w przeciwnych kierunkach; warianty te oznaczono jako IIa i IIb (rys.3),
- po wybudowaniu obwodnicy miasta (wariant III - inwestycyjny), zakładając jej przebieg zgodnie z planem zagospodarowania przestrzennego po stronie wschodniej miasta.
Rys. 3. Warianty wprowadzenia ruchu jednokierunkowego w centrum miasta
Dla porównania zestawiono również wyniki dla wariantu I, który zakłada pozostawienie organizacji ruchu bez zmian.
Kierunek ruchu w ciągu ulic jednokierunkowych:
dla wariantu IIa dla wariantu IIb
4. WYNIKI ANALIZY
W celu uwypuklenia problemów komunikacyjnych oraz wykazania korzyści i strat dla każdego rozważanego wariantu organizacji ruchu wykonano obliczenia napełnienia (stosunek natężenia ruchu do przepustowości), pracy przewozowej oraz spodziewanej emisji hałasu i spalin. Przykładowy wykres istniejącego i prognozowanego napełnienia w roku 2010 i 2030 dla wariantu I pokazano na rys. 4.
a).
b).
Rys.4. Napełnienie ulic dla wariantu I: a). rok 2010, b). rok 2030
Jedną z miar efektywności układu komunikacyjnego jest praca przewozowa wyliczona w pojazdogodzinach lub pojazdokilometrach. Dla każdego wariantu przeprowadzono obliczenia pracy przewozowej. Zbiorcze wyniki pokazano na rys. 4 i 5.
Rys. 5. Praca przewozowa w pojazdogodzinach na obszarze całego miasta
Rys. 6. Praca przewozowa w pojazdogodzinach na obszarze całego miasta
5. PODSUMOWANIE
Z uzyskanych rezultatów przeprowadzonych symulacji komputerowych rozkładu ruchu w różnych wariantach wynika, że najkorzystniejszym wariantem dla Przemyśla jest budowa obwodnicy, która w znacznym stopniu odciąży centrum miasta. Analizując zestawienie pracy przewozowej zauważa się, że wariant III posiada korzystniejsze wartości pojazdogodzin oraz pojazdokilometrów w stosunku do wariantów IIa i IIb. Dzięki temu wariant ten cechują najwyższe średnie prędkości jazdy. Wzrost prędkości średniej oraz spadek natężenia ruchu niesie za sobą korzyści środowiskowe. Na głównych korytarzach w mieście natężenie zmniejszy się prawie o 38% co sprawi, że poziom hałasu w tej części Przemyśla zmniejszy się. Na podstawie [4] oszacowano, że zmiana ta wyniesie 2,08 dB. Emisja tlenku węgla do
atmosfery również ulegnie zmniejszeniu. Biorąc pod uwagę wyniki symulacji na podstawie [5] można stwierdzić, że emisja ta zmniejszy się o ponad 20%.
Przeprowadzone analizy wykazały, że wariant II nie poprawi sytuacji w stosunku do stanu istniejącego. Wprowadzenie ruchu jednokierunkowego na wybranym ciągu, który obejmuje dwa główne mosty w mieście, zmusi kierowców do wydłużenia wykonywanych podróży. W stosunku do wariantu I nastąpił pracy przewozowej o 581 pojazdogodzin i 2240 pojazdokilometrów.
PIŚMIENNICTWO
[1] Studium Uwarunkowań i Kierunków Zagospodarowania Przestrzennego Miasta Przemyśla, www.przemysl.pl/gospodarka.html.
[2] Ludność. Stan i struktura w przekroju terytorialnym w dniu 30 VI 2008 r.’’, www.stat.gov.pl.
[3] Pracujący w gospodarce narodowej w 2007 r., www.stat.gov.pl.
[4] Bohatkiewicz J., Dudek M.: Wpływ prognozowania ruchu na analizy środowiskowe w drogownictwie, Zeszyty Naukowo-Techniczne Oddziału SITK w Krakowie. Materiały konferencyjne, nr 148, s. 37-54.
[5] Szarata A., ,,Traffic modelling – environmental impact evaluation’’, www.vplno1.vkw.tu-dresden.de/oeko/flyer_summerschool_2007.pdf.
NUMERICAL SIMULATION OF TRAFFIC MANAGEMENT VARIANTS IN CITY PRZEMYŚL
Summary
The paper presents an analysis of an alternate traffic regulation by two-way streets change into one-way streets or after opening a bypass of the city of Przemyśl. The macrosimulation has been executed with special traffic simulation software. The authors made a traffic model of Przemyśl based on traffic measurements and a definition of traffic sources and targets for the years 2010 and 2030. The model also includes the characteristics of citizens such as the percentage of students, unemployed, a population gain prognosis. The comparative parameters used in the analysis were: traffic intensity, transportation work expressed in passenger-hours and passenger-kilometers, and ecology parameters such as noise and carbon monoxide emission. What is the most favorable variant for Przemyśl is building a bypass, because all the analyzed parameters have proved better than in the other variants.
Without the bypass, changing streets into one-way streets will not bring significant positive changes for car-users or for the environment. In this case it is a better solution to remain with the present traffic management.
Juliusz CIEŚLA1 Piotr OLASZEK2 Mirosław BISKUP3 Małgorzata MAZANEK4
Instytut Badawczy Dróg i Mostów