مباني مهندسي ترافيك

جريان ترافيك از تعامل تك تك رانندگان و وسايط نقليه آنها با يكديگر و نيز تعاملاتي كه بين آنها و عناصر فيزيكي مسير و ساير اجزاء محيط پيرامون آنها اتفاق مي‌افتد، تشكيل يافته است. از آنجائيكه هم رفتار تك تك رانندگان و هم ويژگي‌هاي وسايط نقليه آنها متفاوت است، بنابر اين خودروهاي حاضر در مسير عبور و مرور رفتارهاي مشابهي را از خود نشان نخواهند داد. به علاوه دو جريان آمد و شد مختلف هم حتي در شرايط يكسان رفتارهاي مشابهي را از خود بروز نخواهند داد، از آنجائيكه رفتار رانندگان به شدت تحت تاثير عادات رانندگي آنها و وجوه مشخصه محلي است.

درس چهارم بر ارائه تعريف و تشريح پارامترهايي كه معمولا براي تحقق اهداف فوق‌الذكر مورد استفاده قرار مي‌گيرند، تمركز يافته است و به ويژگي‌هاي نرمال و بهنجاري كه نوعا در جريانات عبور و مرور مشاهده مي‌شود، مي‌پردازد.

4-1- انواع تسهيلات
تسهيلات ترافيكي نوعا در دو گروه كلي و اصلي طبقه‌بندي مي‌شوند:
- جريان بدون انقطاع و توقف
- جريان داراي توقف و انقطاع

تسهيلات جريان بدون توقف عبور و مرور هيچگونه اختلال و توقفي را بر جريان عادي عبور و مرور تحميل نمي‌نمايند. جريان توقف و اختلال كامل را مي‌توان مشخصا در آزادراه‌ها، يعني جاهايي كه در آنها هيچ تقاطع، چراغ راهنمايي و علائم توقفي ديده نمي‌شود، مشاهده نمود. اين تسهيلات ترافيكي از امكان كنترل كامل بر دسترسي به مسير برخوردار هستند، در اين مسيرها هيچ تقاطعي وجود ندارد و هيچ مسير فرعي براي دسترسي به اراضي اطراف آزاد‌راه تعبيه نشده است. بنابر اين ويژگي‌هاي جريان ترافيك در يك چنين مسيرهايي، صرفا مبتني بر تعاملات ميان وسايط نقليه و نيز تعامل آنها با مسير و محيط عمومي خواهد بود.

در عين حاليكه ترافيك بدون توقف و اختلال مطلق نوعا در آزادراه‌ها موجود مي‌باشد، امكان دستيابي به چنين شرايطي در بزرگراه‌هاي مسطح كه عمدتا در مناطق برون شهري قرار دارند، و فواصل بسيار طولاني ميان دو نقطه توقف ثابت در مسير وجود دارد، ميسر است. بنابر اين ممكن است كه جريان بدون توقف ترافيك در بخشي از بزرگراه‌هاي برون شهري دو خطه و مسيرهاي برون شهري و بين شهري چند خطه وجود داشته باشد. به عنوان يك رهنمود عمومي، اين اعتقاد وجود دارد كه جريان بدون توقف و انقطاع عبور و مرور در مسيرهايي كه فاصله بين دو چراغ راهنمايي و يا ساير عوامل توقف‌زاي ثابت بيش از 2 مايل باشد، مي‌تواند وجود داشته باشد.

تسهيلات داراي انقطاع در جريان عبور و مرور به آن دسته از تسهيلاتي گفته مي‌شود كه داراي عوامل توقف‌زاي ثابتي هستند كه در طراحي و نيز عمليات عادي آنها گنجانيده شده است. يكي از پر كاربرد‌ترين و معمول‌ترين عوامل ايجاد انقطاع و توقف در جريان ترافيك، چراغ‌ها و علائم رانندگي است.

ساير عوامل ايجاد كننده توقف در جريان ترافيك عبارتند از تابلوهاي توقف (STOP)، تقاطع‌هاي همسطح فاقد چراغ راهنمايي، مسيرهاي منتهي به ساختمان‌ها و فضاي پاركينگها و ساير مسيرهاي ايجاد دسترسي به اراضي حاشيه مسير. معمولا تمامي خيابان‌هاي شهري و بزرگراه‌هاي درون شهري از نوع تسهيلات ترافيكي داراي عوامل توقف‌زا هستند.

مهمترين تفاوت تسهيلات ترافيكي بدون توقف و انقطاع و مسيرهاي داراي توقف، تاثير زمان مي‌باشد. در تسهيلات ترافيكي بدون توقف، امكان دسترسي به امكانات فيزيكي مسير در تمامي زمان‌ها در اختيار رانندگان و وسايط نقليه است. اما در يك مسير داراي عوامل توقف‌زا، جريان ترافيك به صورت دوره‌اي و مرتب با قرمز شدن چراغ راهنمايي، متوقف مي‌شود.

بنابر اين جريان بدون توقف پيچيده‌تر از جريان منقطع و داراي توقف ترافيكي است. در عين حاليكه بسياري از پارامترهاي ترافيكي كه در اين فصل معرفي مي‌شوند بر هر دو دسته از جريانات ترافيك كاربرد دارند، با اين حال كانون اصلي توجه ما در اين فصل بررسي ويژگي‌هاي جريانات ترافيكي بدون توقف است.

4-2- پارامترهاي جريان ترافيك
پارامترهاي جريان ترافيك در دو گروه كلي قابل تقسيم‌بندي هستند پارامترهاي ماكروسكوپي كه جريان ترافيك را به صورت كلي توضيح مي‌دهند و پارامترهاي ميكروسكوپي كه رفتار تك تك خودروها و يا رفتار متعامل زوج خودروها در مسير را تشريح مي‌كند.

سه پارامتر ماكروسكوپي اصلي عبارتند از (1) حجم يا ميزان ترافيك در جريان (2) سرعت (3) تراكم.
پارامترهاي ميكروسكوپي از اين قرارند: (1) سرعت هر يك از خودروها(2) مسافت باز پيش روي خودروها (headway) ميزان فضا (Spacing)

4-2-1- حجم و ميزان ترافيك
حجم ترافيك يعني تعداد خودروهايي كه از يك نقطه از يك بزرگراه، يا يك خط سير و يا مسير در يك مقطع زماني خاص عبور مي‌نمايند. واحد اندازه‌گيري اين پارامتر، "تعداد وسايط نقليه" است، زمان را معمولا به صورت "ساعتي" با "روزانه" در نظر مي‌گيرند.

براي بررسي روند در طول زمان و مقاصد برنامه‌ريزي عمومي، معمولا از اندازه‌گيري روزانه استفاده مي‌شود. طراحي و تصميمات كنترلي دقيق مستلزم حجم ترافيك ساعتي در ساعت‌هاي اوج شلوغي در طول يك روز است.

ميزان ترافيك عموما بر اساس "تعداد خودرو در ساعت" بيان مي‌شود هر چند كه اين رقم نشان دهنده جريان عبور و مرور موجود در دوره زماني كمتر از يك ساعت است. تعداد 200 خودروي مشاهده شده در بازه زماني 15 دقيقه ممكن است به صورت 200 ضربدر 4 يعني 800 خودرو در ساعت بيان شود، هر چند كه اگر شمارش در يك بازه زماني يك ساعت كامل صورت مي‌پذيرفت ممكن بود كه اين تعداد با 800 مساوي نگردد. رقم 800 خودرو/ ساعت ميزان ترافيك مسير بر اساس شمارش در مقطع زماني 15 دقيقه‌اي است.

4-2-1-1- حجم ترافيك روزانه
چهار پارامتر براي حجم ترافيك روزانه مشخص شده است كه به طور گسترده در مهندسي ترافيك كاربرد دارند:
- ميانگين حجم ترافيك روزانه در طول سال (AADT): ميانگين حجم ترافيك 24 ساعته كامل در طول 365 روز سال در يك مكان- تعداد وسايط نقليه‌اي كه در طول يك سال از يك محل عبور مي‌كنند بر 365 تقسيم مي‌شود (در سال‌هاي كبيسه اين رقم بر 366 تقسيم مي‌شود)
- ميانگين حجم ترافيك روزهاي غير تعطيل در يك سال (AAWT): حجم ترافيك متوسط در طول 24 ساعت كه در طول روزهاي غير تعطيل در يك سال 365 روزه اتفاق افتاده است. تعداد وسايط نقليه‌اي كه در طول روزهاي غير تعطيل از يك مكان در طول يك سال مي‌گذرند بر تعداد روزهاي غير تعطيل (معمولا 260 روز) تقسيم مي‌شود.
- متوسط ترافيك روزانه (ADT): متوسط ترافيك 24 ساعته در يك مكان خاص در يك بازه زماني مشخص كمتر از يك سال، شيوه معمول اندازه‌گيري ADT بر اساس مقاطع زماني يك ماهه است.
- متوسط ترافيك روزهاي غير تعطيل هفته (AWT): ميانگين ترافيك 24 ساعته در روزهاي غير تعطيل هفته در يك مكان خاص در يك بازه زماني معين كه كمتر از يك سال خواهد بود. شيوه معمول اندازه‌گيري AWT بر اساس مقاطع زماني يك ماهه است.

تمامي اين مقادير بر اساس شاخص "تعداد خودرو در روز" بيان مي‌شوند. مقادير مربوط به حجم ترافيك روزانه عموما بر اساس مسير حركت و يا خط سير حركتي تفكيك نمي‌شوند، بلكه نشان‌دهنده كل ترافيك در يكي از تسهيلات ترافيكي در يك بازه زماني معين هستند.

جدول 4-1 مقادير گردآوري شده مربوط به حجم ترافيك روزانه يك منطقه خاص كه از طريق شمارش سالانه داده‌ها به دست آمده‌اند را نشان مي‌دهد.

داده‌هاي ارائه شده در جدول 4-1 عموما از طريق شمارش‌هاي كه در مكان‌هاي ترددشماري دائمي صورت مي‌پذيرد، به دست مي‌آيند (مثلا مكاني كه در آن شمارش و شناسايي خودكار تعداد خودروهاي عبوري و انتقال الكترونيكي داده‌ها به رايانه مركزي صورت مي‌پذيرد). متوسط ترافيك روزهاي غير تعطيل (AWT) در هر ماه از طريق تقسيم مقدار مربوط به كل حجم ترافيك ماهيانه روزهاي غير تعطيل بر تعداد روزهاي غير تعطيل در يك ماه (ستون 5 تقسيم بر ستون 2) به دست مي‌آيد. متوسط ترافيك روزانه از طريق تقسيم حجم كل ترافيك ماهيانه بر تعداد روزهاي ماه (ستون 4 تقسيم بر ستون 3) به دست مي‌آيد. متوسط ترافيك روزانه در طول يك سال از طريق تقسيم كل حجم ترافيك مشاهده شده در يك سال بر 365 روز در يك سال به دست مي‌آيد.

متوسط ترافيك روزهاي غير تعطيل در يك سال از طريق تقسيم ميزان ترافيك مشاهده شده در طول روزهاي تعطيل يك سال بر عدد 260 به دست مي‌آيد.

داده‌هاي نمونه عرضه شده در جدول 4-1 توضيح مختصر و موجز از ويژگي‌هاي اين نمونه از تسهيلات ترافيك كه اندازه‌گيري‌ها بر روي آن صورت گرفته است را ارائه مي‌دهد. توجه داشته باشيد كه مقادير مربوط به ADT ها از مقادير AWTها به مراتب بيشتر است. اين مسئله نشانگر اين واقعيت است كه احتمالا اين مسير ترافيكي پيش از آنكه مورد استفاده مسافرت‌هاي كاري باشد به منطقه تفريحي و مخصوص گذران تعطيلات سرويس مي‌دهد كه داراي ترافيكي است كه در تعطيلات آخر هفته به اوج مي‌رسد. ضمنا مقادير ADT ها و AWT ها در فصل تابستان با افزايش بيشتري رو به رو است كه اين خود نشان مي‌دهد كه اين مسير ترافيكي به يك منطقه تفريحي و گذران تعطيلات ويژه فصل گرم سرويس مي‌دهد. بنابر اين اگر يك مطالعه عميق و دقيق براي برنامه‌ريزي ارتقاء سطح اين مسير ضروري تشخيص داده شود، بازه زماني براي جمع‌آوري داده‌ها مي‌تواند تعطيلات آخر هفته در فصل تابستان باشد.

4-2-1-2- حجم ترافيك ساعتي
با وجود آنكه مقادير روزانه براي مقاصد برنامه‌ريزي مفيد هستند نمي‌توان از آنها به صورت تنها براي اهداف تحليل طرح و عمليات استفاده نمود. حجم ترافيك در طول 24 ساعت شبانه روز نوسان بسيار زيادي دارد بدين صورت كه بيشترين حجم ترافيك در طول يك روز، در "ساعات شلوغي" صبح و عصر محقق مي‌شود. يك ساعت بخصوص در طول شبانه‌روز را كه داراي بيشترين حجم ترافيك است. ساعت اوج تردد مي‌نامند. حجم ترافيك در اين ساعت بخصوص براي مقاصد تحليل طرح و عمليات بيشترين جذابيت را براي مهندسان ترافيك دارا است. مقدار حجم ترافيك در ساعت اوج تردد معمولا به صورت مقدار مبني بر مسير بيان مي‌شود (يعني براي هر يك از جهت‌هاي حركت در يك مسير ترافيكي يك رقم جداگانه محاسبه مي‌شود).

مي‌بايست بزرگراه‌ها و نظام‌هاي كنترلي مناسب ايجاد شود تا امكان سرويس‌دهي مطلوب در ساعات اوج ترافيك در هر يك از مسيرهاي حركتي مهيا شود. در صورتيكه در زمان صبح اوج ترافيك در يك سمت از مسيرهاي حركتي وجود داشته باشد، ساعت اوج ترافيك اين مسير در بعد از ظهر در سمت مخالف (مسير مخالف) اتفاق خواهد افتاد. بنابر اين هر دو سمت مسير مي‌بايست از امكانات لازم براي تسهيل ترافيك در ساعات اوج برخوردار باشد. در مسيرهايي كه اختلاف بين شدت ترافيك در دو سمت زياد است، استفاده از خط مسيرهاي قابل معكوس‌سازي (Reversible) مي‌تواند مفيد واقع شود. به عنوان مثال در شهر واشنگتن به وفور از خط سير‌هاي قابل معكوس‌سازي (تغيير جهت حركت خودروها در ساعات مختلف روز) در بلوارها و آزادراه‌ها استفاده مي‌شود.

در اين جدول:
- ستون 1: ماه‌هاي مختلف سال
- ستون 2: تعداد روزهاي غير تعطيل در يك ماه
- ستون 3: تعداد كل روزهاي ماه
- ستون 4: حجم كل ترافيك در طول ماه (بر حسب تعداد وسيله نقليه)
- ستون 5: حجم كل ترافيك در طول روزهاي غير تعطيل ماه (بر حسب تعداد وسيله نقليه)
- ستون 6: AWT كه از تقسيم ستون 5 بر ستون 2 به دست مي‌آيد (بر حسب تعداد وسيله نقليه / روز)
- ستون 7: ADT كه از تقسيم ستون 2 بر ستون 3 به دست مي‌آيد (بر حسب تعداد وسيله نقليه/ روز)

بر اين اساس خواهيم داشت:

AADT= 5,445,000/365=14,918 خودرو/روز
AAWT=2,583,000/260 = 9,925 خودرو/ روز

در طراحي مسير براي تخمين حجم ترافيك ساعات اوج تردد از تعميم: مقادير AADT استفاده مي‌شود. پيش‌بيني‌هاي مربوط به حجم ترافيك معمولا بر اساس مقادير AADT و مبتني بر مدل‌هاي پيش‌بيني و روندهاي مستندسازي شده بيان مي‌شوند، از آنجايي كه مقادير ترددشماري‌هاي روزانه از ثبات بيشتري نسبت به تردد‌شماري‌هاي مبتني بر ساعت برخوردار هستند، با بهره‌گيري از مقادير AADT پيش‌بيني‌هاي قابل اتكاتري به دست خواهد آمد. مقدار AADT به مقدار اوج حجم ترافيك در مسير حركتي داراي اوج تردد تبديل مي‌شود. از اين روش با عنوان "حجم ساعتي طرح مبتني بر جهت حركت در مسير "( DDHV) نام برده مي‌شود. و مقدار آن با استفاده از رابطه زير قابل استحصال است:

DDHV=AADT * K * D (4-1)

كه در آن k برابر است با : مقداري از حجم ترافيك روزانه كه در ساعات اوج تردد اتفاق مي‌افتد. و D برابر است با بخشي از حجم ترافيك در ساعت اوج تردد كه در مسير (جهت حركتي) داراي اوج آمد و شد جريان مي‌يابد.

براي مقاصد طراحي، فاكتور K معمولا نمايانگر بخشي از مقدار AADT است كه در سي‌امين ساعت داراي بيشترين حجم ترافيك در طول يكسال اتفاق افتاده است. اگر در طول يك سال ما 265 ساعت داراي اوج ترافيك داشته باشيم و حجم ترافيك اين 265 ساعت را به ترتيب از بيشترين تا كمترين فهرست نماييم، حجمي كه در اين فهرست حائز رتبه 30‌‌ ام شود همان حجمي است كه براي تعيين مقدار فاكتورK مبنا قرار مي‌گيرد.

اين رقم نمايانگر حجمي است كه حجم اوج ترافيك تنها 29 بار از آن تجاوز نموده است. در مناطق برون شهري حجم اوج ترافيك حائز رتبه 30 ام ممكن است فاصله بسيار زيادي با حجم ترافيك در بدترين ساعت سال داشته باشد، از آنجائيكه حجم ترافيك بسيار سنگين و بحراني معمولا دير به دير در اين مناطق اتفاق مي‌افتد. در يك چنين ترافيك در 29 ساعت از طول يك سال توجيه اقتصادي نخواهد داشت. اما در مناطق شهري كه معمولا حجم ترافيك نزديك به حداكثر ظرفيت پذيرش تسهيلات ترافيكي است. 30 امين ساعت داراي بيشترين حجم ترافيك معمولا از بدترين ساعت از لحاظ تراكم ترافيك فاصله چنداني ندارد.

فاكتورهاي k وD بر اساس ويژگي‌هاي محلي و منطقه‌اي در يك مكان تعيين مي‌شوند. بسياري از ادارات ايالتي امور بزرگراه‌ها، به صورت مستمر و دائم اين مقادير را تحت كنترل دارند و مقادير عددي مناسب براي استفاده در بخش‌هاي مختلف ايالت را منتشر مي‌كنند. هر چه قدر توسعه تراكم جمعيتي در يك منطقه بيشتر باشد فاكتور K رو به كاهش خواهد گذاشت در مناطق داراي تراكم بالا در زمان‌هاي غير از ساعت اوج ترافيك هم تقاضاي بسيار زيادي بر استفاده از تسهيلات آمد و شد وجود دارد. اين مسئله به نحوي موثر باعث كاستن از سهم حجم ترافيك در ساعات اوج تردد مي‌شود. حجم كل ترافيكي كه در مناطق داراي تراكم زياد وجود دارد به مراتب بيشتر از حجم كل ترافيك در مناطق با تراكم كمتر است.

فاكتور D از تغييرات و نوسانات بيشتري برخوردار است و خود تحت تاثير تغييرات چند عامل ديگر قرار دارد. در اينجا هم هر چه ميزان تراكم توسعه در يك منطقه بيشتر باشد، مقدار عددي فاكتور D كاهش مي‌يابد، هر چه قدر ميزان تراكم توسعه‌يافتگي در يك منطقه بيشتر باشد، احتمال درخواست براي سفرهاي دو طرفه بيشتر خواهد شد. راه‌هاي شعاعي (يعني آن دسته از مسيرهايي كه امكان حركت به داخل و خارج از شهرهاي مركزي و ساير مناطق فعاليت را فراهم مي‌آورند) معمولا از توزيع قويتري مبتني بر جهت حركت برخوردارند (مقدار D بالاتر) نسبت به مسيرهاي محيطي (يعني مسيرهايي كه گرداگرد مركز فعاليت در نظر گرفته شده‌اند).

جدول 4-2- دامنه نرمال تغييرات مقادير فاكتور K و فاكتور ِD

يك مورد مربوط به يك بزرگراه برون شهري را در نظر بگيريد كه مقدار پيش‌بيني 20 ساله براي پارامتر AADT آن معادل 3000 خودرو/ روز مي‌باشد. بر اساس داده‌هاي جدول 4-2 مقادير مربوط به حجم ساعتي طرح مبتني بر جهت حركت در مسير چگونه خواهد بود؟ با استفاده از مقادير ارائه شده در جدول 4-2 براي بزرگرا‌ه‌هاي برون‌شهري مقدار K بين 15% تا 25% در نوسان است و مقدار فاكتورD بين 65% تا 8% مي‌باشد بر اين اساس دامنه مقادير حجم ساعتي طرح مبتني بر جهت حركت در مسير به صورت زير محاسبه است:

همانطور كه مشاهده مي‌شود دامنه تغييرات مورد انتظار براي DDHV بر اساس اين معيارها به مراتب بزرگتر مي‌باشد. بنابر اين تعيين مقادير صحيح براي فاكتورهاي D و K به منظور دستيابي به پيش‌بيني‌‌هاي درست‌تر بسيار كليدي و حياتي است.

اين مثال به روشني دشواري بيش‌بيني ميزان تقاضا براي تردد در آينده را آشكار مي‌سازد. نه تنها حجم ترافيكي به مرور زمان تغيير مي‌كند بلكه الگوي نوسانات و ويژگي‌هاي جريان ترافيك هم طي زمان دستخوش تغيير و تحول مي‌شود. پيش‌بيني‌هاي صحيح و نسبتا دقيق مستلزم شناسايي آن دسته از روابط علي است كه در طي مرور زمان ثابت باقي مي‌مانند. احراز و تشخيص يك چنين روابطي در قالب مشاهدات رفتارهاي پيچيده سفر بسيار دشوار است. هيچ تضميني وجود ندارد كه اين روابط علي در طول زمان ثابت باقي بمانند و همين مسئله باعث مي‌شود كه در بهترين حالت پيش‌بيني حجم ترافيك به صورت كاملا تقريبي ميسر شود

مباني مهندسي ترافيك

مطالب مشابه :

اصول طراحي جداول در اكسس

کتاب PDF آموزش نرم افزار حسابداری هلو

اصول مهندسي فاكتور‌هاي انساني و تطابق شرايط با كاربر

طراحی آشپزخانه

آزمايش لاتكس آگلوتيناسيون براي تشخيص فاكتور روماتوئيد

اصول مهندسي فاكتور‌هاي انساني و تطابق شرايط با كاربر

مباني مهندسي ترافيك

روش هاي ايجاد، چاپ و نگهداري فاكتور