Charakterystyka prędkości chwilowej pojazdów relacji na wprost na wlotach skrzyżowań z wyspą centralną

Seria: B U D O W N IC T W O z. 93 N r kol. 1514

Grzegorz RODAK*

Politechnika Św iętokrzyska

CHARAKTERYSTYKA PRĘDKOŚCI CHWILOWEJ POJAZDÓW RELACJI NA WPROST NA WLOTACH SKRZYŻOWAŃ Z WYSPĄ CENTRALNĄ

Streszczenie. W ostatnich latach na polskich drogach obserwuje się gwałtowny wzrost liczby przypadków łamania przez kierowców lokalnych ograniczeń prędkości. Według policyjnych statystyk, jest to główną przy­

czyną zdarzeń drogowych.

Celem niniejszej pracy jest próba ustalenia zależności pomiędzy prędkością pojazdów relacji na wprost - na wlotach skrzyżowań z wyspą centralną, a takimi parametrami sygnalizacji świetlnej, jak:

- rodzaj wyświetlanego sygnału na wlocie, - długość sygnału zielonego.

THE DESCRIPTION OF SPEED OF STRAIGHT MOVING VEHICLES ON SIGNALIZED INTERSECTIONS WITH A CENTRAL ISLAND

Summary. In the last year rapidly growing over speeding is observed on Polish roads. According to police reports, it is the main couse of accidents.

The main aim of the work was an attempt to establish relationship between speed of vehicles and kind of light and period of green light, signalized on traffic line, for measured vehicles.

1. Wprowadzenie

Prędkość je s t najw ażniejszym param etrem ruchu drogow ego, w pływ ającym na liczbę i stopień ciężkości w ypadków . W zrost prędkości w ydłuża drogę ham ow ania, skraca czas w y­

konania m anew ru, który je s t w ym uszany przez w arunki panujące na drodze, pogarsza sczep- ność opony z pow ierzchnią jezd n i, co pow oduje, że skutki w ypadków s ą znacznie pow ażniej­

sze [2], O prócz w artości bezw zględnej prędkości, duży w pływ na bezpieczeństw o ruchu m a rozrzut prędkości chw ilow ych różnych pojazdów w chodzących w skład potoku ruchu. D uży

*Opiekun naukow y: Prof. dr inż. Czesław Lew inow ski.

rozrzut prędkości stw arza ryzyko, że podczas w ykonyw ania m anewru ham ow ania m oże dojść do w ypadku drogowego.

M iejscam i koncentracji zdarzeń drogow ych na terenach zainw estow ania miejskiego są skrzyżow ania.

Z danych zestaw ionych za rok 1999 [3], w ynika że spośród sześciu skrzyżowań w Kiel­

cach, na których w ystąpiła najw iększa liczba zdarzeń drogowych, cztery to skrzyżowania z w yspą centralną, sterow ane sygnalizacją świetlną. A naliza w zorców zdarzeń drogowych [4]

na skrzyżow aniach z w yspą centralną wykazała, że w 85% całej liczby zdarzeń drogowych brała udział relacja na wprost. D om inującym i przyczynam i zdarzeń drogow ych dla kombina­

cji relacji W -W były:

- niedostosow anie prędkości i odległości m iędzy pojazdam i do w arunków ruchu (20%);

— nieprzestrzeganie pierw szeństw a przejazdu (65%).

Prędkości pojazdów na w lotach zależą od tego, w którym m om encie cyklu sygnalizacyjne­

go. pojazd dojeżdża do skrzyżowania. Zbadano, czy istnieje zw iązek m iędzy prędkością chw ilow ą pojazdu a przedziałem cyklu sygnalizacyjnego, w którym pojazd zbliża się do skrzyżow ania.

2. Poligony badawcze

Do badań w ybrano 6 skrzyżowań z w y sp ą centralną sterow anych sygnalizacją świetlną dw ufazow ą. P om iar prędkości chw ilow ych w ykonano na 20 wlotach na pasach ruchu prowa­

dzących relację na wprost. Charakterystykę odcinków pom iarow ych zestaw iono w ta­

blicy 1. P ołożenie teoretycznych punktów kolizji dla kom binacji relacji W -W dla faz kolizyj­

nych i w spólnych ilustruje rysunek 1.

fazy kolizyjne faza wspólna

Rys. 1. Teoretyczne punkty kolizji dla kombinacji relacji W- W

Fig. 1. Conflict area and points of potential collision for go- straight movement on intersection

Tablica 1 C harakterystyka odcinków pom iarow ych

3. Wykonanie pomiaru

Pom iaru prędkości chw ilowych pojazdów dokonano na przełom ie października i listopada 2000 r w robocze dni tygodnia w godzinach 1400- 1600, m etodą pośrednią, tj. przez wyznacze­

nie czasu, potrzebnego na przejechanie krótkiego odcinka jezdni, tzw. bazy pomiarowej. Do pom iaru w ykorzystano elektroniczne rejestratory zdarzeń RP-10. Lokalizację bazy pomiaro­

wej w odniesieniu do linii w arunkow ego zatrzym ania zilustrow ano na rysunku 2.

Rys. 2. Lokalizacja bazy pomiarowej na odcinku pomiarowym Fig. 2. The location of the measured distance on the intersection inlet

Takie przyjęcie bazy pom iarowej zapew niało w ykonanie pom iaru zarów no prędkości po­

jazdów przejeżdżających w czasie trw ania sygnału zielonego, ja k i pojazdów dojeżdżających do skrzyżow ania w czasie sygnału czerw onego. W okresie całego pom iaru rejestrow ano po­

czątek sygnału zielonego na sygnalizatorze, tak aby było wiadom o, w jakim m om encie cyklu sygnalizacyjnego przejeżdżał pojazd, którego prędkość była mierzona.

4. Charakterystyka prędkości chwilowych

Do analiz prędkości chw ilow ych w ybrano następujące charakterystyki prędkości: prędkość średnia, odchylenie standardow e, w spółczynnik zm ienności, w artość m inim alna, wartość m aksym alna.

W artości charakteryzujące prędkości chw ilow e na poligonach badaw czych zestawiono w tablicy 2.

Tablica 2 C harakterystyka prędkości chw ilow ych na w lotach skrzyżowań

Nr poligon

Nazwa skrzyrzowania

Numer ode.

pomiar

Liczebn.

próby

Prędkość min.

[km/h]

Prędkość maks.

[km/h]

Prędkość średnia

[km/h]

Odchylenie standard.

[km/h]

Wspólczyn.

zmienności

11 Boh. Warszawy- Tarnowska

11/2 149 19.4 72.6 36 8 11.5 31.4

11/3 178 17.8 104 4 59.9 17.5 28.9

1 1/4 6.3 71.4 24.3 10.0 40 3

12

IX Wieków Kielc- Manifestu Lipco­

wego

12/1 243 5.5 70 .0 34.2 13.1 38.5

12/2 77 ' ' U ' 107.3

__

12/3 233 ¡ 4 5 1.31.0 37.4 _ ._.LLS .. .37.0

12/4 248 11.3 122.0 39.3 15 7 39 9

13 Manifestu Lipc. - Q\i/i płr\lrr7\/clra

13/1 269 2.2 99 4 3 9 9 7.1 3 53.6

13/4 75 12.1 60 6 25 9 9 0 34 6

14 Jesionowa - Za­

gnańska

14/1 161 4.3 68.7 27.0 14.0 .52.0

14/2 2 3 2 2.6 70.3 2 4 2 ... _ _ i.5,5 .. .. 40.5

14/3 195 8.1 94 9 28 0 17.5 44 5

14/4 231 3.2 68.0 30.9 15.4 49.8

15 Jagiellońska - Grunwaldzka

15/1 180 5.7 88.0 45.3 7 0 4 45 0

15/2 137 5 9 100 1 4 0 9 144 35.3

15/3 ^lofi 15.1 112.6 .44," ...44:4/ . 4 1.7

15/4 202 24.8 96.0 51.1 13.2 25.9

22 IX Wieków - Warszawska

22/1 172 1.0 68 7 25 7 13 3 52.1

22/2 263 7 5 101.8 5/43 . 19.6 4 i . 3

22/4 335 7.6 81.7 45.9 14.0 30.5

U zyskane w artości charakteryzujące prędkości chw ilow e na poligonach badaw czych, ze­

stawione w tablicy 2, pozw alają w nioskow ać, że:

- na w szystkich odcinkach pom iarow ych zaobserw ow any rozstęp m iędzy zarejestrow anym i prędkościam i m inim alnym i i m aksym alnym i, zm ieniał się w granicach od 48.5 km/h do 118.2 km/h;

- prędkości średnie na w lotach skrzyżow ań m ieszczą się w granicach od 24,7 km/h do 59,9 km/h;

- na w szystkich w lotach zarejestrow ana prędkość m aksym alna przekracza obow iązujące ograniczenia prędkości, w tym na siedm iu przekracza 100 km/h;

- istnieje zw iązek pom iędzy prędkością chw ilow ą pojazdów i rodzajem w yśw ietlanego sy­

gnału, stąd bardzo m ałe w artości prędkości zarejestrow ane w okresie sygnału czerw onego i zdecydow anie w iększe w okresie sygnału zielonego.

W celu ustalenia zw iązków m iędzy prędkością pojazdów i rodzajem w yśw ietlanego sy­

gnału, dokonano analizy charakterystyk prędkości chw ilowych dla pierwszej i drugiej połowy sygnału zielonego oraz dla sygnału czerw onego. Liczebność prób uzyskanych na każdym w locie pozw ala na statystyczne opracow anie w yników z uw zględnieniem m om entu pojaw ie­

nia się pojazdu w cyklu sygnalizacyjnym .

5. Analiza wyników

Szczegółow a analiza dotyczy: prędkości średnich, odchylenia standardow ego i współczyn­

ników zm ienności dla trzech przedziałów cyklu sygnalizacyjnego. W analizie uwzględniono także długość sygnału zielonego. U zyskane wartości prędkości średnich w poszczególnych przedziałach cyklu przedstaw iono graficznie na rysunku 3, zaś wartości odchyleń standardo­

w ych i w spółczynników zm ienności odpow iednio na rysunkach 4 i 5.

U zyskane w yniki grupowano, przyjm ując jako kryterium m om ent pojaw ienia się pojazdu w cyklu sygnalizacyjnym . I tak, dla każdego wlotu, pierw sze dw ie grupy w yników odnoszą się do dw óch, rów no podzielonych części sygnału zielonego, grupę trzecią stanow ią pojazdy dojeżdżające w trakcie sygnału żółtego i czerwonego. Param etry na rysunkach 3,4 i 5 uszere­

gow ano w zależności od długości sygnału zielonego G na wlotach. Długości przedziałów uf­

ności uzyskanych prędkości średnich, w poszczególnych przedziałach cyklu sygnalizacyjne­

go, przy liczebnościach n,, nie przekraczają 8 km/h z praw dopodobieństw em P= 0.90.

N a podstaw ie w ykresów przedstaw ionych na rysunkach 3, 4, 5 m ożna stwierdzić, że:

- spośród dw udziestu analizow anych wlotów, aż na szesnastu średnie prędkości w drugiej połow ie sygnału zielonego były w iększe niż w pierw szej, ale w pozostałych czterech przypadkach różnice prędkości średnich były niewielkie;

- na piętnastu w lotach prędkości średnie w trakcie sygnału czerw onego s ą najniższe, na czterech przew yższają prędkości średnie w pierw szej, a na jednym w drugiej połow ie sy­

gnału zielonego;

- w artości odchyleń standardow ych (rys 4) prędkości w drugiej połow ie sygnału zielonego, pom im o w iększych prędkości średnich, s ą m niejsze lub porów nyw alne z g rupą pierw szą - d ru g ą połow ę sygnału zielonego - na czternastu wlotach, charakteryzują najmniejsze

w spółczynniki zm ienności ze w szystkich części cyklu sygnalizacyjnego.

Siłę liniowej zależności m iędzy m om entem pojaw ienia się pojazdów w cyklu sygnaliza­

cyjnym i ich prędkościam i charakteryzują w spółczynniki korelacji, które zostały przedsta­

w ione na rysunku 7. Zależność korelacyjna została uzasadniona testem istotności o braku ko­

relacji na poziom ie istotności a= 0,05. N a piętnastu w lotach w pierwszej części sygnału zielo­

nego oraz na czterech w lotach w drugiej części sygnału zielonego prędkość pojazdów wzrasta w raz z upływ em cyklu sygnalizacyjnego.

Rys. 4. Odchyleniestandardowe prędkości w przedziałachcyklu sygnalizacyjnego Fig. 4.Standarddeviationofvehicles velocityin parts ofcycle time

0 0 O)

H .§

0

1 1 1 -00 °

«2 - 2 5 SD . t. s

- S ' is 8 .2 u

■§ - K -3 P’S

! >

o <*-

'C / 3 O

N g

25 <*h

a o l e 1 - 8

■ a s_{C /5 ( U} ir>u

>o

*/> h!»

C¿ [Ł Rys.6.Liczba wlotów, którychwspółczynniki regresji są porównywalne zewspółczynnikami regresji nadanymwlocie i dla analizowanejczęścicyklu sygnalizacyjnego Fig. 6.Thenumberofinlets, regressioncoefficient ofwhichare comparableto the onesonindywidual inlet

Korelację ujem ną, tzn. zm niejszanie się prędkości pojazdów w raz z upływ em cyklu, m oż­

na zaobserw ow ać na trzynastu w lotach w czasie trw ania sygnału czerw onego, i co ciekawe, na trzech w lotach w drugiej części sygnału zielonego.

Rys. 7. Współczynniki korelacji pomiędzy momentem pojawienia się pojazdów w cyklu sygnalizacyjnym, a ich prędkością

Fig. 7. Correlation coefficient between the moment when the vehicles appears in the cycle time and their speed

Interesujące okazało się porów nanie m iędzy so b ą liniowych funkcji regresji (dla wlotów, na których w spółczynniki korelacji istotnie różnią się od zera) m iędzy m om entem pojawienia się pojazdów w cyklu sygnalizacyjnym i ich prędkościam i, z w ykorzystaniem testu rów nole­

głości. N a poziom ie istotności a= 0 ,0 5 zw eryfikow ano hipotezy o równości w spółczynników regresji m iędzy różnym i w lotam i, a wyniki przedstaw iono na rysunku 6. Litery p,d,t dodane do num erów odcinków pom iarow ych na osi odciętych o znaczają odpow iednio: pierw szą po­

łowę sygnału zielonego, d rugą połow ę sygnału zielonego oraz sygnał czerwony.

N a rysunku 6 m ożna zaobserw ow ać, że:

- p ierw szą połow ę sygnału zielonego na w szystkich w lotach charakteryzuje porównyw alny przyrost średniej prędkości pojazdów przy upływ ie cyklu sygnalizacyjnego,

- w czasie trw ania sygnału czerw onego średnie prędkości pojazdów m aleją porów nyw alnie dla w szystkich w lotów w raz z upływ em cyklu sygnalizacyjnego,

- w drugiej części sygnału zielonego- na w lotach, gdzie w spółczynnik korelacji był dodatni, proste regresji w ykazują rów noległość do prostych regresji w pierwszej połow ie sygnału zielonego.

6. Wnioski

N a podstaw ie przeprow adzonych analiz m ożna w ysnuć następujące wnioski:

- W pierwszej połow ie sygnału zielonego prędkość chw ilow a pojazdów wzrasta liniowo w raz z upływ em tegoż sygnału.

- W drugiej połow ie sygnału zielonego nie m a tak wyraźnej zależności liniowej między prędkością pojazdów a m om entem ich pojaw ienia się na w locie, lecz istnieje mniejszy rozrzut prędkości chw ilowych niż w pozostałych przedziałach cyklu sygnalizacyjnego.

- W czasie trw ania sygnału czerw onego prędkości pojazdów m aleją liniowo w raz z upły­

w em tegoż sygnału.

- M ożna oczekiw ać, że pojazdy będą osiągać tym w iększe średnie prędkości chwilowe, im dłuższy je s t sygnał zielony na w locie.

L ITER A TU R A

1. Sucharzew ski W ., D atka S., Tracz M.: Inżynieria ruchu, W KŁ, W arszawa 1997.

2. W alawski J.: Droga- bezpieczeństw o ruchu, W KŁ, W arszawa 1980.

3. K om enda W ojew ódzka Policji w Kielcach: A naliza stanu bezpieczeństw a i porządku na drogach w oj. św iętokrzyskiego za 1999 r., K ielce 2000.

4. M ajor H., N ow akow ska M.: W zorce zdarzeń drogow ych na skrzyżow aniach z wyspą centralną, IV K onferencja B ezpieczeństw a ruchu drogowego, Pułtusk, maj 2000, s. 251 -2 6 6 .

Recenzent: Prof, dr hab. inż. Andrzej Rudnicki

A b s tr a c t

In the work, som e results o f m easured vehicles velocities go straight on signalized inter­

section, relationship between velocity and the m om ent, when vehicles appears in the cycle tim e w ere presented. Statistic analysis confirm ed existing linear dependence between the m om ent, w hen the vehicles appears in part o f cycle and part o f green light and their speed.