Wpływ parkingów Park and Ride na czas przejazdu odcinka w sieci ulicznej - porównanie metody analitycznej i symulacyjnej

Andrzej SZARATA*

Politechnika Krakowska

WPŁYW PARKINGÓW PARK AND RIDE NA CZAS PRZEJAZDU ODCINKA W SIECI ULICZNEJ - PORÓWNANIE METODY ANALITYCZNEJ I SYMULACYJNEJ

Streszczenie.

INFLUENCE OF PARK A ND RIDE SYSTEM ON TRAVEL TIME - COMPARISON OF ANALYTICAL AND SIMULATION METHODS

Summary.

The analysis takes into consideration com parison o f tw o cases: w ith functioning P&R lot and w ithout P&R. A nalytical and sim ulation m ethods were used in calculations. A nalytical approach w as based on H C M 20 0 0 m ethod, and sim ulation approach w as based on V ISSIM software. The paper presents com parison o f results for both m entioned m ethods.

1. Wstęp

Istota działania system u Park and Ride polega na dojeździe sam ochodem osobow ym do stacji, pętli lub innych przystanków zlokalizow anych na peryferiach m iasta lub w je g o strefie podm iejskiej, pozostaw ieniu sam ochodu na parkingu i odbyciu dalszej podróży do śródm ieścia środkami kom unikacji zbiorowej. C elem takiego rozw iązania jest przejęcie przez komunikację zb iorow ą części ruchu sam ochodow ego zm ierzającego z obszarów

’ Opiekun naukowy: Prof. dr hab. inż. Andrzej Rudnicki

zew nętrznych do śródm ieścia. „Park and R ide” łączy zalety komunikacji indywidualnej w strefach podm iejskich (dyspozycyjność i elastyczność) z zaletami komunikacji zbiorowej w śródm ieściu (w ysoka efek tyw n ość w ykorzystania deficytow ej przestrzeni ruchu). Jednym z narzędzi pozw alającym określić efektyw ność funkcjonalną tego typu rozwiązań jest w yznaczenie oszczęd n ości czasu podróży, wynikających ze zm niejszenia natężenia ruchu o pojazdy parkujące na parkingach P&R. Rozważano relacje ruchow e w korytarzu, prowadzące do centrum (zarów no w kierunku nadrzędnym, jak i z kierunków podporządkowanych).

N iniejszy artykuł prezentuje porównanie dw óch metod: analitycznej, opierającej się na instrukcji HC M 2 0 0 0 , oraz symulacyjnej wykorzystującej program V ISSIM firmy PTV.

2. Założenia modelu

D o przeprowadzonych analiz zdecydow ano się na wybór czasu podróży (będącego jednym z w ażniejszych kryteriów, którymi kierowaliby się potencjalni użytkow nicy przy wyborze sposobu podróżow ania w system ie P&R [1]) jako kryterium pozw alającego w rezultacie wyrazić efektyw ność rozw iązania. D o analizy porównawczej (na podstaw ie opracowania [2]) wybrano parking usytuow any przy w y lo cie drogi nr 7 w kierunku W arszawy, biorąc pod uwagę reprezentatywność lokalizacji pod w zględem pow iązań z układem drogow ym i układem komunikacji zbiorow ej (linia tramwajowa). Rysunek (1) przedstawia lokalizację analizowanego odcinka wraz z numeracją skrzyżowań.

Rys. 1. Lokalizacja analizowanego odcinka dla założonego parkingu P&R Fig. 1. Location o f analysed corridor for P&R lot

D la przyjętego parkingu określono korytarz drogow y, na który funkcjonow anie parkingu m oże m ieć najw iększy w pływ . U w zględniając dostępną pow ierzchnię działki i rozwiązanie jednopoziom ow e parkingu, przyjęto ob liczen iow ą chłonność na 4 0 0 pojazdów . Zakładając, że w ciągu godziny m o żliw e jest zapełnienie 50% chłonności, daje to liczb ę 200 pojazdów korzystających z system u w godzinie szczytu. Przekłada się to na zm niejszenie potoku ruchu w przekroju krytycznym o w skazaną wartość. Przyjęto założenie o niezm ienności sum arycznego popytu na podróże, co oznacza, że zm niejszenie potoku ruchu pojazdów i zw iązane z tym faktem zw ięk szen ie poziom u sw obody ruchu nie b ędzie w yw oływ ać ruchu w zbudzonego. W analizow anych korytarzach zidentyfikow ano liczb ę i rodzaj skrzyżowań (zgodnie ze stanem rzeczyw istym ) oraz rodzaj sygnalizacji świetlnej (na podstaw ie informacji uzyskanych w Zarządzie D róg i Kom unikacji (Z D iK ) w Krakowie. D o obliczeń wykorzystano programy p oszczególn ych sterow ników sygnalizacji (udostępnione przez ZDiK ). B azow ano na pom iarach natężeń ruchu w ykonanych przez Z D iK w Krakowie w latach 2002 i 2003 w god zin ie szczytu porannego w przeciętnym dniu roboczym na wybranych przekrojach. W yznaczono natężenia ruchu na okres prognostyczny do roku 2025 (średnioroczny w skaźnik w zrostu - 1,02). Założono rów nież, że istniejąca infrastruktura drogowa w całym m ieście n ie będzie rozbudowywana.

3. Metoda analityczna - HCM 2000

O bliczenia strat czasu zostały przeprowadzone na podstaw ie procedury przedstawionej w instrukcji H ighw ay Capacity Manuał 2000 [3], Po ustaleniu w łaściw ych grup p asów dla poszczególnych w lo tó w n ależy w yznaczyć natężenie nasycenia i przepustow ość relacji.

N ajistotniejszym elem entem czasu przejazdu odcinka są straty czasu na skrzyżowaniach.

M ożna w yróżnić trzy rodzaje strat czasu: di - regularna strata czasu - uwzględniająca stabilny dopływ potoków ruchu do skrzyżowania; d i - losow a strata czasu, uwzględniająca czynnik lo so w y w d op ływ ie potoków ruchu; d3 - strata czasu zw iązana z w ystępow aniem kolejki na początku analizow anego okresu (tej straty czasu nie uw zględniono w obliczeniach, poniew aż długość analizow anego okresu w ynosiła 1 godzinę i nie m ożna b yło ustalić długości kolejki początkow ej).

Regularna strata czasu di m oże być w yznaczona na podstaw ie w zoru (1 ), zaw artego w [3]:

d , =

0,5 * C * (1 - —)2 ______ _ C _

O )

gdzie: g - efektyw na długość sygnału zielon ego, C - długość cyklu, ^ - udział efektywnego

sygnału zielon ego w cyklu C, X - stopień obciążenia wlotu.

L osow ą stratę czasu d2 oblicza się na podstaw ie wzoru (2), zawartego w [3]:

d2 = 9 0 0 * T * (X -l)+ ( X - l f + 8 * k * I * X

c * T (2)

gdzie: c - przepustowość relacji, T - długość analizowanego okresu, k - w spółczynnik uw zględniający rodzaj sygnalizacji św ietlnej, I - w spółczynnik uw zględniający losow ość przyjazdu grupy pojazdów z kierunku przeciwnego w zależności od stopnia obciążenia następnego skrzyżowania.

Zatem, w rozpatrywanym przypadku całkowita strata czasu będzie sum ą regularnej i losow ej straty czasu (3):

gdzie: d - całkow ita strata czasu, PF - w spółczynnik uw zględniający w p ływ koordynacji skrzyżowań na regularne straty czasu.

W ciągu drogow ym parkingu P& R analizowano sytuację ruchow ą na pięciu skrzyżowaniach. U w zględniając odcinki m iędzy skrzyżowaniam i, uzyskano ciąg drogowo- uliczny długości 1320 m , charakteryzujący się przekrojem jednojezdniow ym , czteropasowym . D la przyjętego odcinka określono czas przejazdu dla przypadku funkcjonowania parkingu P&R, oraz dla przypadku braku parkingu. Zestaw ione czasy jazdy przedstawia rys.2.

(3)

c o T f i o c D f ^ o o o o T - c M c o ^ i n c o r - c o o ł O - r —

0 0 0 0 0 0 0 * - ł - T —T - T - T —r~ T—»—T—CMPI N N N N

o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o

N N N N C M N C M N N N f M N N C N N C M N N N N N f M N ro k p r o g n o z y bez P&R —h — z P&R

Rys.2. Porównanie czasów przejazdu, z i bez funkcjonującego parkingu P&R - metoda analityczna Fig. 2. Comparison o f travel time on street corridor, with and without P&R lot - analytical method

M ożna zauw ażyć, ż e do roku 20 0 9 w ydłużenie czasu podróży dla przypadku braku P&R jest nieznaczne - po tym okresie staje się coraz bardziej wyraźne. W roku 2015 czas przejazdu byłby dwukrotnie dłuższy. C ałkow ity czas podróży na końcu badanego okresu w zrósł prawie 4,5-krotnie. W sytuacji gdy parking przesiadkow y będzie funkcjonował, czas przejazdu ulega skróceniu, le c z z pow odu przeciążenia układu drogow ego od roku 2017 daje się zauw ażyć szybki przyrost w artości. Skrócenie czasu jazdy zw iązane z funkcjonowaniem parkingu jest znaczne - z 920 s (bez P&R) do 493 s (z P&R). Z naczny przyrost czasu przejazdu po roku 2 0 1 7 w ynika z w yczerpania przepustowości skrzyżow ań na ciągu.

4. Metoda symulacyjna - program VISSIM

Program V ISSIM u m ożliw ia przeprowadzenie sym ulacji obciążenia układu drogow ego ruchem ulicznym , uw zględniając z w ysokim stopniem dokładności stan infrastruktury drogowej, a w szczególn ości: rozw iązania geom etryczne - liczb ę i szerokość p asów ruchu, ukształtowanie sytuacyjno - w y so k o ścio w e korytarza drogow ego, rodzaj sygnalizacji świetlnej, liczbę przejść dla pieszych , rodzaj skrzyżowań. Z ałożono niezm ienność organizacji ruchu na w lotach i n iezm ienność parametrów sygnalizacji św ietlnej. W symulacji wykorzystano program V ISSIM 3.70 w w ersji um ożliwiającej analizę obszaru 1,5 x 1,5 km.

D o przygotow ania m odelu korytarza wykorzystano podkład m apow y w skali 1:1000, który po w prowadzeniu do programu Y ISSIM p o zw o lił na dokładne odw zorow anie geometrii

odpow iedni układ sygnalizacji świetlnej na skrzyżowaniach i obciążenia ruchem ulicznym.

Ten sam zestaw danych w ejścio w y ch był wykorzystany w obliczeniach m etodą HCM 2000.

Po przygotowaniu m odelu korytarza ulicznego obciążono go pom ierzonym natężeniem ruchu i w yznaczono czas przejazdu całego odcinka (rys. 3). Sym ulacja została przeprowadzona dla poszczególnych lat prognozy, wyznaczonej zgodnie z zasadam i przedstawionym i w założeniach do opracowania.

i 11 § i ! ! 1 1 I !

y J i g m 8 8 3 a

P bez PSR z PSR |

Rys. 3. Porównanie czasów przejazdu z i bez funkcjonującego parkingu P&R- metoda symulacyjna Fig. 3. Comparison o f travel time on street corridor with and without P&R lot - simulation method

Tendencja przyrostu czasu podróży ma podobny charakter jak w przypadku w yników obliczeń m etodą analityczną. W ykres m ożna podzielić na dw ie części - w pierw szej (do roku 2009) czas podróży b ez i z P&R jest zbliżony. Efekt wprowadzenia system u jest niezauważalny. W drugiej części wykresu (po roku 2009) w idać, jak duży w p ływ na czas przejazdu zaczyna m ieś fakt wprowadzenia systemu. W pierw szym okresie różnice pom iędzy m etodą sym ulacyjną i analityczną nie przekraczają 5%. W drugiej części analizowanego okresu różnice się w zm agają i w ostatnim roku prognozy osiągają 14%. D łu ższe czasy podróży uzyskane w programie V ISSIM n iż w g HCM 2000 m o g ą w ynikać z w ysokiego stopnia u szczegółow ien ia m odelu oraz szerszego uw zględnienia przez m odel zmian warunków ruchow ych na odcinkach m iędzy skrzyżowaniam i zw iązanych ze wzrostem natężenia ruchu.

5. Wnioski

D zięki przeprow adzonym obliczeniom m ożna zauw ażyć, że naw et n iew ielk ie zm niejszenie natężenia ruchu m a znaczny w p ły w na czas przejazdu, szczególn ie w sytuacji przesycenia układu. W przypadku analiz dla krótkiego okresu prognostycznego oszczęd n ości czasu nie są znaczące - np. skrócenie czasu przejazdu o 10% w roku 2006. N atom iast w dalszej perspektywie, przy dużym w zroście natężenia ruchu, oszczęd n ości czasow e są ju ż wyraźne:

skrócenie czasu podróży o 87% w roku 2025.

Zarówno w m etodzie sym ulacyjnej, jak i analitycznej o szczęd n ości czasow e s ą bardzo zbliżone, co m oże św iad czyć o zgod n ości przeprowadzonych obliczeń. K ażda z m etod miała sw oje w ady i zalety. D uża liczba danych w ejściow ych i szerokie m ożliw ości ingerencji w poszczególne zm ienne w programie VISSIM dają m ożliw ości dokładnej i szczegółow ej analizy szukanych parametrów korytarza. Zauważono rów nież w y so k ą czu łość programu na liczbę pieszych poruszających się po układzie. M etoda HC M nie w ykazuje tak dużego w pływ u natężenia ruchu p ieszeg o na czas przejazdu. N ajw iększym m ankam entem metody analitycznej jest brak m o żliw o ści określenia czasu przejazdu odcinka m ięd zyw ęzłow ego z uw zględnieniem natężenia ruchu. Proponowane rozw iązanie jest rozw iązaniem bardzo upraszczającym problem.

Porównanie czasów podróży do centrum dla przypadku z i bez funkcjonującego parkingu przesiadkow ego, uw zględniając przyjęte założenia (zw łaszcza założenie o niezm ienności sum arycznego popytu na podróże), m oże w ydaw ać się zbyt w yidealizow ane. W rzeczywistej sytuacji zm niejszenie natężenia ruchu będzie generatorem dodatkow ych podróży. A by zapobiec tem u p rocesow i, należy w ykorzystać fakt poprawy warunków ruchu dla podniesienia jakości i konkurencyjności komunikacji zbiorow ej. N a leży pamiętać, że układ parkingów przesiadkow ych tw orzy cały system , w którym korzyści pow inny być w idoczne rów nież w przypadku indyw idualnego użytkow nika P&R. Pełna analiza m usi zatem uw zględniać czas przejazdu środkami komunikacji zbiorowej oraz w ięk szą liczbę połączeń w sieci, co będzie uzyskane przez przeprowadzenie w kolejnym etapie badań makrosymulacji komputerowej przy wykorzystaniu programu V ISUM .

1. Szarata A.: G otow ość użytkow ników do korzystania z system u Park and Ride. Zeszyty N aukow o T echniczne SITK Nr 56, Kraków 2003, s.207-215.

2. Rudnicki A ., Szarata A.: Projekt system u Park and R ide dla Krakowa. Politechnika Krakowska, Kraków 2003.

3. H ighw ay Capacity Manuał, Transportation Research Board. N ational Research Council W ashington, D .C. 2000.

Recenzent: Prof. dr hab. inż. Ryszard Krystek Dr inż. Joanna Żukowska