Jako poligon badawczy przyjęto odcinek autostrady A2 o długości 6,1 km, od km 444,15 (P5) do km 450,25 (P1). Analizom poddano lewą jezdnią drogi, prowadzącą od Warszawy w kierunku Poznania. Jest to odcinek dwupasowy, bez wpływu włączeń i wyłączeń z autostrady oraz odcinków przeplatania.
Źródło: openstreetmap.org
Rysunek 15 Poligon badawczy
Na przedmiotowym odcinku wykonane zostały badania ruchu1 obejmujące pomiar natężenia ruchu oraz pomiar prędkości. Poligon pomiarowy stanowiło 5 punktów wyznaczonych w niżej przedstawionych lokalizacjach.
Pomiary prowadzone były w godzinach 12:00 - 20:00 w formie pomiaru ciągłego. Na potrzeby niniejszej pracy, wyniki zagregowano do interwałów 15-minutowych, jako średnią z pomiarów 5-minutowych.
1 Badania zostały wykonane w ramach projektu „Nowoczesne metody obliczania przepustowości i oceny warunków ruchu dla dróg poza aglomeracjami miejskimi, w tym dla dróg szybkiego ruchu” Rozwój Innowacji Drogowej (RID-I/50)
32
Źródło: Cielecki, Przeździęk, Włodarek "Wykorzystanie nowoczesnych urządzeń i technik pomiarowych, w tym: odbiorników bluetooth, kamer MioVision i systemu sondowania pojazdów, doświadczenia z pilotażu na A2." RID-I/50 (RID 2B)
Rysunek 16 Lokalizacja punktów pomiarowych
Natężenie ruchu w punkcie stanowiącym początek analizowanego odcinka waha się od około 2100 pojazdów na godzinę do około 3500 pojazdów na godzinę. Największe natężenia pojawiają się w godzinach 14:30 i 18:45. Po godzinie 14:30 obserwuje się gwałtowny spadek liczby pojazdów, co świadczy o załamaniu się przepustowości. Spadek natężenia ruchu po wystąpieniu wąskiego gardła (ang. capacity drop) wynosi 2,3%.
Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z projektu RID – I/50 OT2-2B/PK-PW-PG Rysunek 17 Natężenie ruchu w punkcie P1 i prędkość pojazdów na odcinku P1-P2 [poj/h]
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30
natężenie ruchu prędkość
33 Na rysunkach 10 - 14 przedstawiono rozkład natężenia ruchu w zestawieniu z prędkością pojazdów. Wykresy wyraźnie wskazują, iż po osiągnięciu maksymalnego natężenia ruchu, prędkość pojazdów gwałtownie spada - na odcinku P1-P2: od 117 do 21 km/h. Co ciekawe, spadek prędkości następuje z pewnym opóźnieniem (o jeden interwał) w stosunku do załamania się natężenia ruchu.
Najniższe prędkości obserwuje się na odcinku P3-P4 (nie przekraczają nawet 90km/h), na którym znajduje się teren przygotowany pod Punkt Poboru Opłat. Ze względu na zwężenia, kierowcy zmuszeni są zwolnić, co w konsekwencji prowadzi do powstawania zatoru na odcinkach poprzedzających. Spadek prędkości na odcinku P3-P4 jest zdecydowanie mniej wyraźny niż na odcinkach poprzedzających. Prędkość spada z 70 do 46km/h. Na odcinku P4-P5, na którym występuje rozładowanie potoku po wystąpieniu wąskiego gardła, brak jest znaczącego załamania się prędkości. Wartości prędkości obserwowanych wahają się od 80 do 120 km/h.
Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z projektu RID – I/50 OT2-2B/PK-PW-PG Rysunek 18 Natężenie ruchu w punkcie P2 i prędkość pojazdów na odcinku P2-P3 [poj/h]
0,0
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30
natężenie ruchu prędkość
34
Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z projektu RID – I/50 OT2-2B/PK-PW-PG Rysunek 19 Natężenie ruchu w punkcie P3 i prędkość pojazdów na odcinku P3-P4 [poj/h]
Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z projektu RID – I/50 OT2-2B/PK-PW-PG Rysunek 20 Natężenie ruchu w punkcie P4 i prędkość pojazdów na odcinku P4-P5 [poj/h]
0,0
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30
natężenie ruchu prędkość
12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30
natężenie ruchu prędkość
35
Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z projektu RID – I/50 OT2-2B/PK-PW-PG
Rysunek 21 Natężenie ruchu w punkcie P5 [poj/h]
Udział ruchu ciężkiego, tzn. ruchu pojazdów ciężarowych, ciężarowych z przyczepą oraz autobusów, został określony jako 5,6% łącznie, w tym same pojazdy ciężarowe stanowiły 3,8%.
Szczegółowe wyniki pomiarów, ujęte zarówno w pojazdach rzeczywistych, jak i umownych, przedstawiono w tabeli poniżej.
Tabela 13 Wyniki pomiarów ruchu w interwałach 15 minutowych
Interwał
12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 17:15 17:30 17:45 18:00 18:15 18:30 18:45
natężenie ruchu
36
Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z projektu RID – I/50 OT2-2B/PK-PW-PG
Prędkość swobodna i przepustowość
Prędkość swobodna (prędkość w ruchu swobodnym) rozumiana jako prędkość pojazdów, których ruch nie jest w żaden sposób zakłócony przez obecność innych pojazdów, stanowi podstawowy parametr obliczania przepustowości i oceny warunków ruchu.
Program FreeVal również wymaga zaimplementowania prędkości swobodnej dla każdego modelowanego segmentu. Wprowadzenie odpowiedniej wartości prędkości swobodnej było również elementem kalibracji modelu.
Pierwotnie prędkość swobodną wyznaczono jako najwyższą prędkość uzyskaną w pomiarach ruchu, jednak zachowanie się modelu nie było satysfakcjonujące (szczegółowe wyniki pomiarów prędkości przedstawiono w tabeli 8. Dlatego też podjęto próby określenia prędkości swobodnej innymi sposobami.
37 Tabela 14 Wyniki pomiarów prędkości [km/h]
Odcinek
Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z projektu RID – I/50 OT2-2B/PK-PW-PG
38
Źródło: Cielecki, Przeździęk, Włodarek "Wykorzystanie nowoczesnych urządzeń i technik pomiarowych, w tym: odbiorników bluetooth, kamer MioVision i systemu sondowania pojazdów, doświadczenia z pilotażu na A2." RID-I/50 (RID 2B)
Rysunek 22 Wyniki pomiaru prędkości metodą sondowania pojazdów
39 W ramach badań ruchu wykonano również pomiary pilotażowe metodą sondowania pojazdów, wykorzystującą informacje pochodzących z samochodowych urządzeń wyposażonych w nadajniki GPS - systemu monitoringu flot pojazdów bądź osobistych systemów nawigacyjnych (nawigacje samochodowe, telefony komórkowe). Dane dotyczące prędkości, współrzędnych geograficznych, kierunku oraz typu pojazdu monitorowane są w czasie rzeczywistym i archiwizowane w bazach danych. Rysunek 22 w sposób graficzny przedstawia uzyskane wartości prędkości dla odcinka autostrady A2, Warszawa - Pruszków - Grodzisk Mazowiecki, w którym zawiera się odcinek stanowiący poligon badawczy niniejszej pracy w okresie od 6:00 do 21:00.
Wykres ten ukazuje rzeczywisty wpływ zwężenia na wysokości Punktu Poboru Opłat Pruszków. W szczycie popołudniowym powstająca kolejka pojazdów sięga aż do węzła S2 Warszawa Bemowo. Tym samym analizowany odcinek P1 - P5, nie jest odcinkiem, w obrębie którego zawierałby się całkowity wpływ ograniczenia przepustowości. Za Punktem Poboru Opłat, prędkość pojazdów wraca do prędkości pożądanej. Wykres wyraźnie wskazuje, że odcinek P3 - P4 jest segmentem krytycznym.
Poniżej wyodrębniono przedział czasowy, zgodny z wyżej przedstawionymi wynikami pomiarów (Tabela 13 oraz Tabela 14). Poniższy rysunek zostanie wykorzystany w celu kalibracji modelu w programie FreeVal.
Źródło: Cielecki, Przeździęk, Włodarek "Wykorzystanie nowoczesnych urządzeń i technik pomiarowych, w tym: odbiorników bluetooth, kamer MioVision i systemu sondowania pojazdów, doświadczenia z pilotażu na A2." RID-I/50 (RID 2B)
Rysunek 23 Wyniki pomiaru prędkości metodą sondowania pojazdów dla odcinka stanowiącego poligon badawczy
P1 P2
P3 P4
P5
40
Prędkość swobodną i inne parametry ruchu, takie jak przepustowość i gęstość zatoru wyznaczono dla danych przedstawionych w pojazdach umownych, w programie SPD_CAL, wykorzystując model van Aerde.2
Model Van Aerde jest modelem ruchu pojazdów bazującym na zależności natężenie - prędkość i przyjmuje postać paraboli nieidealnej. Model opiera się na czterech parametrach wyjściowych: prędkości swobodnej, prędkości optymalnej, przepustowości i gęstości zatoru. Istotą kalibracji modelu jest znalezienie takich wartości tych parametrów, aby uzyskać jak najlepsze dopasowanie krzywej modelu do danych empirycznych.
Źródło: "Zastosowanie programu SPD_CAL do kalibracji modelu Van Aerde dla odcinków dróg szybkiego ruchu objętych pilotowymi badaniami ruchu w ramach projektu badawczego RID-I-50" Michał Przybysz
Rysunek 24 Przykład zastosowania modelu Van Aerde
Tabela 15 Wyniki kalibracji modelu Van Aerde metodą zaawansowaną, dla odcinka P1-P2 Interwał 15 min. odcinek P1-P2,
pojazdy umowne szybkiego ruchu objętych pilotowymi badaniami ruchu w ramach projektu badawczego RID-I-50" Michał Przybysz
2 na podstawie badań wykonanych w ramach pracy dyplomowej inżynierskiej "Zastosowanie programu SPD_CAL do kalibracji modelu Van Aerde dla odcinków dróg szybkiego ruchu objętych pilotowymi badaniami ruchu w ramach projektu badawczego RID-I-50" Michał Przybysz
41 Tabela 16 Wyniki kalibracji modelu Van Aerde metodą zaawansowaną, dla odcinka P2-P3 Interwał 15 min. odcinek P2-P3,
pojazdy umowne szybkiego ruchu objętych pilotowymi badaniami ruchu w ramach projektu badawczego RID-I-50" Michał Przybysz
Tabela 17 Wyniki kalibracji modelu Van Aerde metodą podstawową, dla odcinka P3-P4 Interwał 15 min. odcinek P3-P4,
pojazdy umowne szybkiego ruchu objętych pilotowymi badaniami ruchu w ramach projektu badawczego RID-I-50" Michał Przybysz
Tabela 18 Wyniki kalibracji modelu Van Aerde metodą podstawową, dla odcinka P4-P5 Interwał 15 min. odcinek P4-P5,
pojazdy umowne szybkiego ruchu objętych pilotowymi badaniami ruchu w ramach projektu badawczego RID-I-50" Michał Przybysz
42