Dopravní inženýrství - časopis o dopravní problematice

Poznatky z výzkumu kapacity vjezdu do okružní křižovatky

Ing. Luděk Bartoš (EDIP s.r.o., bartos@edip.cz)

Článek shrnuje poznatky a závěry výzkumných projektů v oblasti kapacity okružních křižovatek, které byly řešeny firmou EDIP s.r.o. v letech 2004 až 2009 a jejichž výstupem jsou Technické podmínky TP234 Posuzování kapacity okružních křižovatek. Hlavním tématem článku je otázka kapacity vjezdů do okružní křižovatky.

This article summarizes the knowledge and conclusions of research projects in the field of capacity roundabouts, which were resolved by EDIP s.r.o. from 2004 to 2009 and whose outputs are technical rules TP234 Assessment of capacity roundabouts. The main theme of the article is the question of capacity entrances to roundabouts.


1. Úvod

Mezi nejčastější dopravně inženýrské úkoly patří posuzování kapacity komunikační sítě. Zatímco intenzita dopravy je dána skutečným (naměřeným) počtem vozidel, které daným úsekem projedou za určitý časový interval, tak kapacitou komunikace rozumíme nejvyšší možný počet vozidel, který je daná komunikace schopna v určitém časovém intervalu převzít.

Ve většině případů je pro kapacitu sítě pozemních komunikací rozhodující kapacita jejich uzlových bodů, tj. křižovatek. V dopravně inženýrské praxi rozeznáváme tyto základní druhy křižovatek:

  • neřízené úrovňové křižovatky,
  • okružní křižovatky,
  • světelně řízené křižovatky a
  • mimoúrovňové křižovatky.

Cílem článku je informovat o závěrech výzkumných projektů, které se věnovaly problematice kapacity okružních křižovatek a představit základní kapacitní možnosti jednotlivých typů okružních křižovatek.

Na okružní křižovatce jsou všechny dopravní proudy sloučeny do okružního pásu, na kterém mají vozidla přednost v jízdě. Díky poměrně malému poloměru okružního pásu dochází k výraznému zpomalení rychlosti při průjezdu křižovatkou. Další výhodou okružní křižovatky je zjednodušení všech manévrů v křižovatce pouze na pravé odbočení z vedlejší, čímž zcela odpadá nebezpečné křížení nadřazených proudů (viz obrázek 1). Kromě nezpochybnitelného zvýšení kapacity křižovatky dochází při jejím správném stavebním provedení i k zachování poměrně vysoké úrovně bezpečnosti provozu.

V zahraničí bývá dělení okružních křižovatek rozličné a většinou odpovídá historickému vývoji stavby těchto druhů křižovatek v konkrétní zemi (viz např. [5],[9],[12]). V ČR rozdělujeme okružní křižovatky na tyto typy:

  • okružní křižovatka s jedním pruhem na okruhu,
  • okružní křižovatka se dvěma (nebo více) pruhy na okruhu,
  • spirálovitá okružní křižovatka,
  • miniokružní křižovatka.
Obrázek 1: Zjednodušené schéma provozu na okružní křižovatce. Obrázek 2: Okružní křižovatka s jedním pruhem na okruhu - Sokolov. Obrázek 3: Okružní křižovatka se dvěma pruhy na okruhu - Mladá Boleslav.

Obrázek 1: Zjednodušené schéma provozu na okružní křižovatce.

Obrázek 2: Okružní křižovatka s jedním pruhem na okruhu - Sokolov.

Obrázek 3: Okružní křižovatka se dvěma pruhy na okruhu - Mladá Boleslav.

Obrázek 4: Spirálovitá okružní křižovatka - Sassenheim, Nizozemsko. Obrázek 5: Miniokružní křižovatka - Harsewinkel, Německo.

Obrázek 4: Spirálovitá okružní křižovatka - Sassenheim, Nizozemsko.

Obrázek 5: Miniokružní křižovatka - Harsewinkel, Německo.

Okružní křižovatky mohou být ve velmi specifických případech řízeny i světlenou signalizací.

Okružní křižovatka s jedním pruhem na okruhu dokáže převzít obvykle 2 000 až 2 700 voz/h (cca 34 000 voz/den), jako součet intenzit na všech vjezdech do křižovatky. Skutečné hodnoty kapacitních možností závisí na rozdělení intenzit dopravy do jednotlivých dopravních proudů, skladbě dopravního proudu a geometrickém uspořádání křižovatky. Další zvyšování kapacity je možné například vybudováním spojovací větve (by-passu) pro pravé odbočení nebo zvyšováním počtu pruhů na okružním pásu. To s sebou ovšem přináší vznik dalších kolizních ploch a může vést ke zvyšování nehodovosti. K významnému zvýšení kapacity okružní křižovatky přispívá i spirálovité uspořádání okružního pásu.

2. Teorie kapacity vjezdu, historický přehled

Všechny světové výpočtové metody kapacity vjezdu do okružní křižovatky vycházejí z teorie výpočtu kapacity neřízené úrovňové křižovatky (viz např. [26]). Okružní křižovatku je totiž možno chápat jako soustavu stykových neřízených křižovatek s jednosměrným provozem.

Teorie výpočtu kapacity neřízených křižovatek je v základu založena na dvou rozdílných přístupech:

  • empirické vztahy stanovené regresní analýzou - jsou založeny na měření (intenzit) v konkrétní situaci v době, kdy dochází k vyčerpání kapacity křižovatky a stanovení kapacity na vjezdu pomocí regresní analýzy (intenzit dopravy na vjezdu v závislosti na intenzitě dopravy na okruhu). Je nepřenosná do podmínek odlišných od měření a při praktickém využití neumožňuje projektantovi teoreticky pochopit dopravní chování vozidel na okružní křižovatce.
  • teorie časových odstupů - jedná se o model, ve kterém kapacita vjezdu závisí na hodnotách tg (kritický časový odstup), tf (následný časový odstup) a na teoretickém rozdělení časových odstupů v jízdním proudu. S rozvojem možností výpočetní techniky a jejím rozšířením se začíná tato metoda více prosazovat. Je možno ji uplatnit jednotně pro všechny druhy okružních křižovatek, je snadno vysvětlitelná (viz dále) a stanovení kapacity každého vjezdu je jednoznačné.

Na neřízené křižovatce, tj. i na křižovatce okružní, se musí řidič v podřazeném jízdním proudu rozhodnout, kdy může bezpečně vjet do prostoru křižovatky. K tomu musí odhadnout vzdálenost a rychlost jízdy ostatních vozidel, zohlednit dynamické vlastnosti svého vozidla a místní podmínky. Na základě toho se rozhoduje, zda mezeru mezi vozidly v nadřazeném jízdním proudu přijme nebo odmítne. Posuzuje se každý vjezd do okružní křižovatky zvlášť.

Největší pozornost kapacitě křižovatek tradičně věnují výzkumná pracoviště v Německu pod vedením profesora Brilona z RU Bochum, jejich metodiky bývají nejčastěji v zahraničí přebírány.

První metoda pro výpočet kapacity okružní křižovatky vyšla z výzkumného projektu Stuwe (1992) [36]. Byla ještě vytvořena metodou regresní analýzy (exponenciální) a zohledňovala kromě počtu pruhů na okruhu a na vjezdu i vnější průměr okružní křižovatky, počet ramen křižovatky a vzdálenost mezi výjezdem a vjezdem. Její platnost však byla vymezena běžnými rozměry okružních křižovatek. Zjednodušení výpočtu přinesla lineární regresní metoda autorů Brilon, Bondzio (1996), ve které kapacita vjezdu závisí pouze na počtu pruhů na okruhu a vjezdu.

V současné době je v Německu pro výpočet kapacity oficiálně využívána metoda teorie kritických časových odstupů. Pro účely německé příručky HBS (2001) [30] ji v týmu na RU Bochum vytvořil Wu (1997). Kapacity vjezdu podle této metody závisí pouze na počtu jízdních pruhů na vjezdu a na okruhu, jelikož hodnoty tg, tf a tmin se do příslušného vzorce zadávají jako konstanty. Je definována základní kapacita výjezdu i vliv přecházejících chodců na kapacitu vjezdu.

V roce 2008 přišli autoři Brilon, Wu s upřesněním metody v článku [3], kde byla rozpracována i metoda pro miniokružní křižovatky. V případě jednopruhových okružních křižovatek se hodnoty tg, tf a tmin stanovují již v závislosti na vnějším průměru okružní křižovatky. Další upřesnění vzorců pro stanovení hodnot tg, tf a tmin publikoval profesor Brilon v rámci článku [5].

V Česku byly využívány výše zmiňované metody profesora Brilona nebo metoda švýcarského profesora Bovyho z ETH Lausanne (1991) [32] vyplývající z regresních analýz. Po vydání TP 135 [25] v roce 2000 se výpočet kapacity okružních křižovatek řídil podle metodiky zde uvedené. Pro okružní křižovatky s vnějším průměrem do 50 m byla jako závazná pro české podmínky převzata metoda profesora Bovyho ve zjednodušené podobě. Definované metody pro vícepruhové okružní křižovatky se v TP135 [25] již od metod profesora Bovyho odlišovaly a pro stanovení kapacity vícepruhové okružní křižovatky zohledňovaly i délku zařazovacího úseku.

V roce 2011 byly pro účely posuzování kapacity okružních křižovatek schváleny TP234 [27], které obsahují metodiku využívající teorii časových odstupů, ve které jsou aplikovány hodnoty kritických a následných časových odstupů zjištěných na okružních křižovatkách v ČR v rámci výzkumných projektů prováděných v letech 2005 až 2009.

3. Kapacita vjezdu okružní křižovatky s jedním a dvěma pruhy na okruhu

Výzkumu kapacity vjezdu do okružních křižovatek s jedním a dvěma pruhy na okruhu se věnoval výzkumný projekt 1F52I/063/120 „Aktualizace výpočtových modelů pro stanovení kapacity okružních křižovatek“ [21], který řešila firma EDIP s.r.o. v letech 2005-2008 v rámci programu výzkumu Ministerstva dopravy ČR

V rámci výzkumného projektu byly provedeny dopravní průzkumy na souboru okružních křižovatek:

  • 6 okružních křižovatek s jedním pruhem na okruhu,
  • 2 okružní křižovatky se dvěma pruhy na okruhu.

3.1 Měření

Výsledky měření (dopravních průzkumů) měly podat komplexní informace o dopravním chování na konkrétní okružní křižovatce a měly být dostatečným podkladem pro následnou analýzu. Cílem průzkumů bylo získat hodnoty těchto veličin:

  • Intenzity dopravy v rozlišení podle směrů jízdy a podle druhu vozidel
  • Časy průjezdu vozidla křižovatkou v daném místě (v průsečíku jízdní dráhy sledovaných jízdních proudů) a informace o tom, zda v podřazeném proudu (na vjezdu) čeká vozidlo či ne.
  • Střední doba zdržení tw.
  • Informace o tom, zda provoz na okružní křižovatce při průjezdu sledovaného vozidla byl nějakým způsobem ovlivněn.

Okružní křižovatky vhodné pro průzkum byly vybírány z databáze křižovatek tzv. „širšího výběru“. Na základě závěrů projednání s odbornou veřejností nebylo upřednostňováno hledisko územního rozptýlení po území ČR. Jedním z hlavních kritérií výběru okružní křižovatky vhodné pro průzkum byla podmínka, že daná křižovatka by se měla v době měření pohybovat na hranici vyčerpané kapacity, tj. měla by se na křižovatce tvořit fronta čekajících vozidel. Priorita byla kladena na zastoupení typických křižovatek v celém souboru.

Časový rozsah průzkumů byl stanoven na 120 minut ve špičkových hodinách. Na základě zkušeností s průzkumy na neřízených křižovatkách (viz [20]) bylo rozhodnuto, že nejvhodnější metodou průzkumu je natáčení křižovatek digitální videokamerou se stativem s časovou přesností 0,04 s kombinovaný s následným ručně-počítačovým vyhodnocením videozáznamu. To umožňuje oproti ručnímu záznamu vyhodnocování ve vhodném čase, bez nutnosti sledovat provoz přímo u komunikace, vyšší bezpečnost práce a zejména větší přesnost měření a možnost následného ověřování získaných údajů.

Pro vyhodnocování křižovatkových pohybů je výhodnější natáčení z výšky cca 6 m nad úrovní křižovatky případně výše. Pro natáčení bylo proto využíváno okolních staveb a vyvýšených míst u křižovatky. Ve čtyřech případech byla použita mobilní vysokozdvižná plošina.

Všechny vybrané okružní křižovatky jsou umístěné v intravilánu. Přehled obsahuje tabulka 1.

Poř. číslo Místo Název křižovatky Den průzkumu Datum průzkumu Počet ramen Počet pruhů na okruhu Počet pruhů na vjezdech Bypass A/N Vnější průměr křiž. [m]
1 Česká Lípa II/262 (U Ploučnice) x MK (Pivovarská) pátek 8.9.2006 4 1 1 N 36,0
2 Cheb II/214 (Ašská) x II/606 (Pražská) x II/606 (Evropská) čtvrtek 1.6.2006 3 1 1 N 36,0
3 Karlovy Vary Most 1.máje, MK (Horova) x MK (Vítězná) pátek 13.10.2006 5 2 1 A 56,0
4 Liberec MK (M. Horákové) x MK (Lipová) x MK (Na Bídě) pátek
pátek
31.3.2006
9.6.2006
5 1 1 N 34,0
5 Mladá Boleslav I/38 (Průmyslová) x MK (V. Klementa) středa 13.9.2006 5 2 1/2 N 70,0
6 Náchod I/33 (Pražská) x III/28526 (B. Němcové) středa 20.9.2006 4 1 1 N 30,5
7 Praha II/603 (Vídeňská) x MK (Kunratická spojka) úterý 26.9.2006 4 1 1 N 37,0
8 Sokolov II/210 (K.H.Borovského) x III/2099 (Rokycanova) čtvrtek 12.10.2006 4 1 1 N 40,0

Tabulka 1: Přehledná tabulka sledovaných okružních křižovatek (2006)

Pro účely vyhodnocování obrazu byl vyvinut vlastní vyhodnocovací software, splňující požadavky na vyhodnocování intenzit jednotlivých dopravních proudů a kritických a následných časových odstupů. Data byla vyhodnocována po jednotlivých vozidlech, včetně přesného času průjezdu, což umožnilo v rámci následující analýzy volbu libovolného intervalu měření intenzit (minutové, hodinové apod.)

Pro porovnání výsledků obou metod posuzování kapacity byla získaná data vyhodnocována:

  • metodami regresní analýzy i
  • metodami využívajícími teorii časových odstupů.

3.2 Statistická analýza dat - regresní analýza

Pro potřeby regresní analýzy byly vyhodnoceny minutové intenzity dopravy na vjezdu, výjezdu a okruhu v době průzkumu. Ty byly následně přenásobeny na intenzity hodinové. Každé rameno okružní křižovatky se vyhodnocovalo samostatně.

Využití takto krátkých intervalů nám, i přes větší nepřesnost měření, umožnilo vybrat pouze data z intervalů pohybujících se na hranici kapacity.

V následujících grafech (obr. 6 až 11) jsou jako příklad provedené analýzy zobrazeny přepočtené jednominutové intenzity, ve kterých docházelo na daném vjezdu k vyčerpání kapacity. Kritérium vyčerpané kapacity bylo stanoveno takto: následující vozidlo na vjezdu musí dojet na místo prvního vozidla (na hranici křižovatky) v čase do 4 s za prvním vozidlem, které vjelo do okružní křižovatky. Byl-li čas delší, byl příjezd vozidel na vjezdu chápán pod hranicí kapacity (delší odstup mezi vozidly na příjezdu).

Metodou regresní analýzy byly pak těmito body prokládány různé typy křivek.

Výsledná hodnota regresní funkce byla porovnána s teoretickou křivkou podle dostupných metodik (v grafu použita v té době aktuální německá metoda podle [31]).

Výsledné regresní funkce ze všech šesti sledovaných okružních křižovatek s jedním pruhem na okruhu jsou souhrnně vždy za celou křižovatku zobrazeny v grafu na obr. 8. Z této základní analýzy vyplývá, že většina sledovaných okružních křižovatek se pohybuje pod hranicí teoretické kapacity uváděné v německé směrnici [31] a výrazně níž, než uváděly aktuálně platné TP135 [25]. Výjimku v souboru tvořila přetížená okružní křižovatka v Praze, kde se po dobu průzkumu tvořily mnoho set metrů dlouhé fronty na všech vjezdech (obr. 6).

Regresní analýza dat z dvoupruhových okružních křižovatek byla pro nedostatek dat na hranici kapacity provedena na půlminutových intervalech, navíc sloučeně pro všechny vjezdy do křižovatky (viz obr. 9 a 10). Velmi zajímavé porovnání se nám naskytlo na vjezdu do okružní křižovatky v Mladé Boleslavi. Zde došlo v průběhu projektu k rozšíření vjezdu z jednopruhového na dvoupruhový, což nám umožnilo provést měření ve stejné lokalitě za dvou odlišných geometrických podmínek (viz obr. 11).

V případě, že bychom pro českou metodiku zvolili metodu regresní analýzy, byli bychom v této fázi téměř hotovi. Naším cílem však bylo stanovit model použitelný na různé typy okružních křižovatek, jednotný a teoreticky vysvětlitelný. Model, který by nám umožnil jasně analyzovat vliv různých faktorů na kapacitu vjezdu do okružní křižovatky a tím osvětlit výše uváděné odlišnosti výsledků.

Pro tento účel byla vybrána metoda časových odstupů, kde je rozdílná hodnota kapacity závislá na hodnotách kritického a následného časového odstupu.

Obrázek 6: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky s jedním pruhem na okruhu - Porovnání hodnot minutových intervalů na hranici kapacity s teoretickou kapacitou podle [31], Praha - Vídeňská x Kunratická spojka. Obrázek 7: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky s jedním pruhem na okruhu - Porovnání hodnot minutových intervalů na hranici kapacity s teoretickou kapacitou podle [31], Cheb - Ašská x Pražská x Evropská. Obrázek 8: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky s jedním pruhem na okruhu - Porovnání zjištěných lineárních regresních křivek hranice kapacity na všech 6 měřených okružních křižovatkách s teoretickou kapacitou podle [31]

Obrázek 6: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky s jedním pruhem na okruhu - Porovnání hodnot minutových intervalů na hranici kapacity s teoretickou kapacitou podle [31], Praha - Vídeňská x Kunratická spojka.

Obrázek 7: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky s jedním pruhem na okruhu - Porovnání hodnot minutových intervalů na hranici kapacity s teoretickou kapacitou podle [31], Cheb - Ašská x Pražská x Evropská.

Obrázek 8: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky s jedním pruhem na okruhu - Porovnání zjištěných lineárních regresních křivek hranice kapacity na všech 6 měřených okružních křižovatkách s teoretickou kapacitou podle [31]

Obrázek 9: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky se dvěma pruhy na okruhu a jedním pruhem na vjezdu - Porovnání hodnot půlminutových intervalů na hranici kapacity s teoretickou kapacitou podle [30], Mladá Boleslav - Průmyslová x V.Klementa, Karlovy Vary - Horova x Vítězná. Obrázek 10: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky se dvěma pruhy na okruhu a dvěma pruhy na vjezdu - Porovnání hodnot půlminutových intervalů na hranici kapacity s teoretickou kapacitou podle [30], Mladá Boleslav - Průmyslová x V.Klementa Obrázek 11: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky se dvěma pruhy na okruhu - Porovnání hodnot půlminutových intervalů na hranici kapacity s teoretickou kapacitou podle [30], Mladá Boleslav - Průmyslová x V.Klementa, vjezd od silnice R10 (2006, 2008).

Obrázek 9: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky se dvěma pruhy na okruhu a jedním pruhem na vjezdu - Porovnání hodnot půlminutových intervalů na hranici kapacity s teoretickou kapacitou podle [30], Mladá Boleslav - Průmyslová x V.Klementa, Karlovy Vary - Horova x Vítězná.

Obrázek 10: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky se dvěma pruhy na okruhu a dvěma pruhy na vjezdu - Porovnání hodnot půlminutových intervalů na hranici kapacity s teoretickou kapacitou podle [30], Mladá Boleslav - Průmyslová x V.Klementa

Obrázek 11: Regresní analýza kapacity vjezdů do okružní křižovatky se dvěma pruhy na okruhu - Porovnání hodnot půlminutových intervalů na hranici kapacity s teoretickou kapacitou podle [30], Mladá Boleslav - Průmyslová x V.Klementa, vjezd od silnice R10 (2006, 2008).

3.3 Model kapacity podle časových odstupů

Model kapacity vjezdu do okružní křižovatky podle teorie časových odstupů využívá pro všechny druhy okružních křižovatek vzorce (1), který vychází z teorie kritických a následných časových odstupů a který upravil Wu (1997) pro účely německé HBS [30]. Vzorec definuje kapacitu vjezdu do okružní křižovatky takto:

vzorec 1, (1)
kde
Ci je kapacita vjezdu [pvoz/h],
Ik intenzita dopravy na okruhu [pvoz/h],
nk počet jízdních pruhů na okruhu [-],
ni,koef koeficient zohledňující počet jízdních pruhů na vjezdu [-],
tg kritický časový odstup [s],
tf následný časový odstup [s],
Δ minimální časový odstup mezi vozidly jedoucími na okruhu za sebou [s].

Výhodou metody je, že se jedná o model, který lze uplatnit pro všechny druhy okružních křižovatek (jednopruhové, dvoupruhové, spirálovité, miniokružní). Díky aplikaci hodnot kritických a následných časových odstupů je model i dobře interpretovatelný, stanovení kapacity každého vjezdu je jednoznačné. Shodný model je navíc využit i pro výpočet kapacity úrovňových neřízených křižovatek.

V rámci výzkumného projektu jsme zjišťovali hodnoty kritických časových odstupů tg a následných časových odstupů tf pro české prostředí.

3.4 Stanovení hodnot kritického a následného časového odstupu

Kritický časový odstup (pro konkrétního řidiče) je nejmenší časový odstup mezi dvěma vozidly v nadřazeném dopravním proudu (na okruhu), který je daný řidič v podřazeném dopravním proudu (na vjezdu) ochoten přijmout k zařazení do nadřazeného dopravního proudu (do okruhu) v daných vnějších podmínkách (viz obr. 1). Kritický časový odstup (tg) (pro konkrétní křižovatku) je hypotetická střední hodnota kritických časových odstupů všech řidičů na dané křižovatce v daných vnějších podmínkách.

Ke stanovení hodnot kritického časového odstupu byla využita metoda matematické statistiky - metoda maximální věrohodnosti. Této otázce se podrobně věnoval článek [7].

Následný časový odstup (tf) je střední hodnota časových odstupů mezi dvěma následujícími vozidly podřazeného dopravního proudu (na vjezdu), které se nacházejí ve frontě za sebou a zařazují se do jedné časové mezery (odstupu) v nadřazeném dopravním proudu (na okruhu).

Hodnota byla vypočtena jako aritmetický průměr naměřených odstupů.

Základní hodnoty kritických a následných časových odstupů byly stanoveny pro osobní vozidla a dodávky (zjednodušeně považována za jednotková vozidla, resp. vozidla v hodnotě 1,0 pvoz).

Přehledná tabulka zjištěných hodnot kritického a následného časového odstupu pro jednotlivé vjezdy na sledovaných okružních křižovatkách je obsahem tabulek 2 a 3. Pro zajímavost dodávám, že hodnoty uváděné v konstantní podobě v německé HBS [30] pro jednopruhové okružní křižovatky jsou tg = 4,1 s a tf = 2,9 s.

průměr minimum maximum směrodatná odchylka
kritický časový odstup tg 4,10 3,25 4,85 0,40
následný časový odstup tf 2,88 2,46 3,39 0,28

Tabulka 2: Přehled zjištěných hodnot kritických a následných časových odstupů - okružní křižovatky s jedním pruhem na okruhu

průměr minimum maximum směrodatná odchylka
kritický časový odstup tg 3,69 3,33 4,14 0,22
následný časový odstup tf 2,61 2,34 2,81 0,17

Tabulka 3: Přehled zjištěných hodnot kritických a následných časových odstupů - okružní křižovatky se dvěma pruhy na okruhu

3.5 Analýza vlivu faktorů na kapacitu okružní křižovatky

Pro vysvětlení rozptylu hodnot kritických a následných časových odstupů byla provedena analýza vlivu různých faktorů na hodnoty tg a tf.

Na základě rešerše podkladů a závěrů jednání s odbornou veřejností bylo navrženo prověřit vliv celkem 27 faktorů na hodnotu kritického časového odstupu. Mezi faktory byly zařazeny všechny vlivy vstupující do výpočtu podle dostupných světových metod. Závěry provedené statistické analýzy jsou shrnuty v tabulce 4. V tabulce je hodnota koeficientu determinace (pro faktory, kde byla závislost hledána pomocí lineární regrese) a tzv. „p-hodnota“ vyjadřující míru, s kterou daný faktor vysvětluje rozptyl hodnot tg. Koeficient determinace udává „sílu“ lineární závislosti mezi veličinami X a Y a udává, jakou část variability závislé veličiny Y se podařilo vysvětlit variabilitou nezávislé veličiny X. Nabývá hodnot od 0 do 1. Pokud je jeho hodnota blízká jedné, veličiny na sobě závisí lineárně. P-hodnota udává pravděpodobnost, že neexistuje lineární závislost mezi veličinami X a Y. Pokud je p-hodnota menší než 0,1 (hladina významnosti), zamítáme hypotézu , že mezi veličinami X a Y neexistuje lineární závislost na hladině významnosti 0,1.

Analyzovaný faktor Koeficient determinace p-hodnota
1. Vnější průměr okružní křižovatky 0,001 0,915
2. Počet pruhů na okruhu - -
3. Šířka okružního pásu 0,133 0,080
4. Prstenec - 0,046
5. Počet pruhů na vjezdu - -
6. Poloměr vjezdu 0,000 0,970
7. Poloměr výjezdu 0,172 0,044
8. Úhel trajektorie na vjezdu 0,000 0,942
9. Poloměr oblouku trajektorie na vjezdu 0,000 0,964
10. Poloměr oblouku trajektorie na výjezdu 0,203 0,041
11. Šířka vjezdu 0,024 0,465
12. Šířka výjezdu 0,003 0,807
13. Vzdálenost b 0,149 0,063
14. Čekací prostor na vjezdu 0,135 0,122
15. Čekací prostor na výjezdu 0,120 0,147
16. Charakteristika středového ostrova - 0,392
17.1 Intenzita na okruhu 0,003 0,795
17.2 Intenzita na vjezdu 0,204 0,027
17.3 Intenzita na výjezdu 0,198 0,030
18. Podíl nákladních vozidel v nadřazeném jízdním proudu 0,020 0,537
19. Intenzity chodců na vjezdech 0,004 0,815
20. Průměrná naměřená doba zdržení 0,260 0,018
21. Rezerva kapacity - podle HBS (pvoz/h) 0,498 0,000
22. Stupeň vytížení av [-] 0,384 0,003
23. Zpevněná šířka okruhu 0,002 0,857
24. Šířka ostrůvku 0,019 0,524

Tabulka 4: Přehled vlivu faktorů na velikost kritických časových odstupů - okružní křižovatky s jedním pruhem na okruhu.

Následně bylo přistoupeno k podrobnější analýze několika vybraných vlivů na hodnoty kritických a následných časových odstupů. Protože se v analýze potvrdil vliv stupně vytížení na kapacitu vjezdu (viz také článek [8]) byly z testování vyloučeny hodnoty na vjezdech se stupněm vytížení menším než 0,6 a hodnoty určené s přesností menší než 0,1 s.

Nejlepší shody výpočtu kapacity bylo dosaženo při použití hodnot tg v závislosti na faktoru „vzdálenosti kolizních bodů C - C´ (vzdálenost mezi výjezdem a vjezdem), označovaná značkou b (obr. 12). Pro metodiku výpočtu kapacity byl doporučen model, ve kterém hodnota kritického časového odstupu závisí na vzdálenosti „b“ lineárně pro „vzdálenost b“ z intervalu 10 - 20 m, mimo tento interval se hodnota tg již nemění (obr. 13).

Po obdobných analýzách vlivu na hodnotu následného časového odstupu byl zvolen model, ve kterém hodnota následného časového odstupu závisí na „poloměru vjezdu“, a to lineárně pro „poloměr vjezdu“ z intervalu 6-16m, mimo tento interval se hodnota tf již nemění (obr. 14).

Hodnoty tg a tf v okružních křižovatkách se dvěma pruhy na okruhu jsou navrženy jako konstantní. Hodnota koeficientu zohledňujícího počet pruhů na vjezdu (ne) byla navržena 1,00 pro jednopruhový vjezd a 1,50 pro dvoupruhový vjezd.

Pro hodnotu tmin, resp. Δ byla pro nedostatek měření převzata konstantní hodnota podle HBS [30].

Obrázek 12: Příklad konstrukce vzdálenosti b - mezi kolizními body na paprsku okružní křižovatky s jedním jízdním pruhem na okružním pásu. Obrázek 13: Závislost hodnoty kritického časového odstupu na vzdálenosti kolizních bodů b - výsledný model Obrázek 14: Závislost hodnoty následného časového odstupu na poloměru vjezdu - výsledný model

Obrázek 12: Příklad konstrukce vzdálenosti b - mezi kolizními body na paprsku okružní křižovatky s jedním jízdním pruhem na okružním pásu.

Obrázek 13: Závislost hodnoty kritického časového odstupu na vzdálenosti kolizních bodů b - výsledný model

Obrázek 14: Závislost hodnoty následného časového odstupu na poloměru vjezdu - výsledný model

3.6 Výsledná metodika platná pro ČR

Navržená česká metodika uplatňuje model podle teorie časových odstupů podle vzorce (1) (viz kap.3.3) pro všechny druhy okružních křižovatek. Výsledná metodika zohledňuje znalost hodnot kritických a následných časových odstupů v českém prostředí a jejich závislosti na geometrii okružní křižovatky. Je stanovena na základě provedené analýzy vlivů na sledovaných okružních křižovatkách v ČR takto:

  • hodnota kritického časového odstupu je závislá na vzdálenosti kolizních bodů C - C´ (vzdálenost mezi výjezdem a vjezdem),
  • hodnota následného časového odstupu je závislá na poloměru vjezdu.

Výsledné výpočty kapacity podle navrhovaného modelu (metody) jsou srovnatelné s výsledky podle německé HBS [30] a vykazují o něco přesnější výsledky než dříve používaná metoda podle TP135 [25]. Přestože rozdíly mezi jednotlivými metodami nejsou výrazné, lze na základě provedeného porovnání konstatovat, že zvolený model lépe odpovídá českým podmínkám.

4. Kapacita vjezdu spirálovité a miniokružní křižovatky

V roce 2009 byl řešen navazující projekt CG923-062-910 „Zpřesnění výpočtových modelů pro stanovení kapacity moderních druhů okružních křižovatek“ [22], který poznatky zjištěné v rámci projektu [21] rozšířil na nově se rozvíjející spirálovité a miniokružní křižovatky.

4.1 Spirálovitá okružní křižovatka

Na okružní křižovatce se spirálovitým uspořádáním (značením) jízdních pruhů na okružním pásu jsou vozidla před křižovatkou rozdělena do jízdních pruhů příslušných ke směru odbočení. Na okružním pásu již nemusí měnit jízdní pruh, zvolený jízdní pruh je vyvede až k příslušnému výjezdu. Tento typ je rozšířen zejména v Nizozemsku, u nás je několik let známa úspěšná realizace v Brně, aktuálně přibyla úspěšná realizace v Olomouci a částečná spirálovitá okružní křižovatka je v provozu v Prostějově.

V rámci provedené rešerše byly zjištěny tyto metody výpočtu kapacity spirálovitých okružních křižovatek:

  • metoda podle TP135, která nebyla při svém vzniku experimentálně ověřována. Vznikla odborným odhadem - navýšením základní kapacity vjezdu do křižovatky ve vzorci podle prof. Bovyho na 1 600, resp. 1 800 voz/h.
  • metoda podle prof. Brilona z Německa, která v době výzkumného projektu nebyla ještě experimentálně ověřena. Aktuální poznatky z Německa byly prezentovány v rámci přednášky Dr. Bondzia [19] na konferenci v Bochumi 2012.

Byly provedeny dopravní průzkumy na dvou spirálovitých okružních křižovatkách. V Brně se intenzity ani náznakem neblížily hranici kapacity. Základní předpoklady, hypotézy a platnost dostupných metod byly proto ověřeny na výsledcích měření provedeného na silně zatížené spirálovité okružní křižovatce u Rotterdamu v Nizozemsku.

Z důvodu zachování jednotného modelu pro posuzování kapacity všech typů okružních křižovatek se v metodice vychází z teoretického modelu prof. Brilona. Metodu definoval v rámci manuálu [34]. Pro výpočet se uplatňují vzorce z teorie kritických a následných časových odstupů. V zásadě existují 4 možnosti uspořádání vjezdu a 4 možnosti uspořádání výjezdu.

Vzhledem k výše uvedenému nedostatku spirálovitých okružních křižovatek v Česku, postupovali jsme po dohodě na jednání s odbornou veřejností, obdobným způsobem, tj. analogií s jedno- a dvoupruhovými okružními křižovatkami, avšak se zohledněním znalosti chování na okružních křižovatkách v ČR.

Obrázek 15: Typy uspořádání vjezdu do spirálovité okružní křižovatky. Obrázek 16: Průjezd rozměrného vozidla miniokružní křižovatkou blokuje provoz na celé křižovatce.

Obrázek 15: Typy uspořádání vjezdu do spirálovité okružní křižovatky.

Obrázek 16: Průjezd rozměrného vozidla miniokružní křižovatkou blokuje provoz na celé křižovatce.

4.2 Miniokružní křižovatka

Velmi zajímavou a bezpečnou alternativou k okružním křižovatkám s jedním pruhem na okruhu jsou miniokružní křižovatky, které jsou i při zachování dostatečné kapacity významně prostorově úspornější a umožňují tak zvýšení bezpečnosti při nižších investičních nákladech a menších záborech pozemků. Miniokružní křižovatka je okružní křižovatka s vnějším průměrem do 23 m s pojížděným středovým ostrovem. V ČR je v současnosti cca 20 miniokružních křižovatek, v Německu odhaduji, že je vybudováno již více než 500 těchto křižovatek. Podrobněji se návrhovým prvkům miniokružních křižovatek věnují články [13] a [14].

Ani teorie kapacity miniokružní křižovatky není ve světě příliš rozpracována. V odborné literatuře lze nalézt obecnou zjednodušenou poučku, která kapacitu vjezdu stanovuje jako maximální součet intenzity na vjezdu a intenzity na okruhu v hodnotě 1 200 voz/h.

Otázkou kapacity miniokružních křižovatek se nejintenzivněji zabýval opět prof. Brilon [3]. Jeho aktuální metoda je založena na teorii kritických a následných časových odstupů. Analogicky vychází z metody pro výpočet kapacity jednopruhové okružní křižovatky, kde hodnoty kritických, následných a minimálních časových odstupů staví do závislosti na vnějším průměru miniokružní křižovatky.

V poslední době se otázkou kapacity miniokružních křižovatek zabývalo pracoviště na TU Dresden. Výsledky jejich výzkumné práce, která byla prezentována na konferenci v Bochumi [18], ještě nebyly v době psaní tohoto článku do závazné německé metodiky promítnuty.

V rámci projektu [22] byly provedeny dopravní průzkumy také na miniokružních křižovatkách. V ČR byla k průzkumu vybrána křižovatka v Pardubicících, pro účely projektu byla naměřena i miniokružní křižovatky v obci Harsewinkel v Německu. Vzhledem k velmi malému množství kvalitních dat bylo po dohodě na jednání s odbornou veřejností přistoupeno k tvorbě metodiky analogicky s metodou pro jednopruhové okružní křižovatky. Lze předpokládat, že kapacita největší možné miniokružní křižovatky (tj. s vnějším průměrem 23 m) bude menší nebo rovna kapacitě nejmenší možné jednopruhové okružní křižovatky (s vnějším průměrem 23 m).

Předpokládá se (Německo, Velká Británie), že maximální hodnota intenzity na vjezdu do miniokružní křižovatky by neměla přesáhnout hodnotu 1 200 voz/h. V rámci dopravních průzkumů miniokružních křižovatek, v rámci tohoto projektu, však nebylo nikdy takto vysoké hodnoty dosaženo.

Specifický provoz na miniokružní křižovatce, kdy rozměrnější vozidla mohou přejíždět středový ostrov (viz obr. 16), neumožňuje vjezd dalších vozidel a výrazně tím zmenšuje hodnotu saturovaného toku na okruhu, reprezentovanou v základním vzorci hodnotou minimálního časového odstupu Δ. Tato hodnota je navržena v přímé závislosti na vnějším průměru miniokružní křižovatky v rozmezí od 13 m (Δ=2,8 s) do 23 m (Δ=2,3 s).

Oproti tomu hodnota kritického časového odstupu byla ponechána pro všechny miniokružní křižovatky konstantní v mezní hodnotě pro jednopruhové okružní křižovatky tg= 4,5 s. Je zřejmé, že u miniokružních křižovatek se nepředpokládá návrh vjezdového ostrůvku a tudíž hodnota b bude odpovídat minimální velikosti.

Obdobně bylo přistoupeno k návrhu konstantní hodnoty tf = 3,1 s.

5. Technické podmínky TP234 Posuzování kapacity okružních křižovatek

Schválené technické podmínky Ministerstva dopravy ČR TP 234 Posuzování kapacity okružních křižovatek [27] jsou účinné od 1.9.2011. Navazují na normu ČSN 73 6102 Projektování křižovatek na silničních komunikacích [24], kterou rozpracovávají do podoby jednotného postupu při posuzování kapacity okružní křižovatky. Nahrazují kapitolu 6 technických podmínek TP 135 [25]. Jsou platné pro výpočet a posuzování kapacity všech druhů okružních křižovatek s předností v jízdě na okružním pásu.

V tištěné podobě jsou TP234 [27] vydány jako příloha odborné knihy „Posuzování kapacity okružních křižovatek“ [33], ve které je možno nalézt doplňkový komentář k jednotlivým postupům metodiky a příklady výpočtu všech typů okružních křižovatek.

5.1 Kapacita vjezdu

Obrázek 17: Orientační kapacita dopravních proudů na vjezdu do okružní křižovatky.

Obrázek 17: Orientační kapacita dopravních proudů na vjezdu do okružní křižovatky.
Legenda:
OK 1/1+SOK-Typ2 (max) = okružní křižovatka s jedním pruhem na okruhu a vjezd do spirálovité okružní křižovatky Typ 2 - maximální mez (tg = 3,6 s, tf = 2,6 s)
OK 1/1+SOK-Typ2 (min) = okružní křižovatka s jedním pruhem na okruhu a vjezd do spirálovité okružní křižovatky Typ 2 - minimální mez (tg = 4,5 s, tf = 3,1 s)
OK 1/2+SOK-Typ3 = okružní křižovatka s jedním pruhem na vjezdu a dvěma pruhy na okruhu a vjezd do spirálovité okružní křižovatky Typ 3
OK 2/2+SOK-Typ1 = okružní křižovatka se dvěma pruhy na vjezdu i na okruhu a vjezd do spirálovité okružní křižovatky Typ 1
miniOK (D = 23 m) = miniokružní křižovatka s vnějším průměrem D = 23 m (maximum)
miniOK (D = 13 m) = miniokružní křižovatka s vnějším průměrem D = 13 m (minimum)

Kapacita vjezdu je dána výše uvedenou metodou kritických a následných časových odstupů, která je v TP jasně popsána i s konkrétními hodnotami pro jednotlivé druhy okružních křižovatek.

Pro orientační stanovení kapacity vjezdu do jednotlivých typů okružních křižovatek je možno využít graf v obrázku 17. Tento jednoduchý nástroj doporučuji používat všem pracovníkům speciálních stavebních úřadů a dopravním inženýrům policie jako základní měřítko při posuzování předkládaných projektů a kapacitních výpočtů. Pro podrobnější posouzení je vhodnější využití softwarové aplikace (viz dále).

5.2 Kapacita výjezdu

Obsahem technických podmínek je dále původní teoretický model pro posuzování kapacity výjezdu, včetně zohlednění vlivu přecházejících chodců. Vliv přecházejících chodců na kapacitu výjezdu nebyl zatím v žádných metodikách řešen, všechny dostupné metodiky se věnují pouze vlivu chodců na kapacitu vjezdu. V rámci výzkumného projektu [21] však bylo zjištěno, že přecházející chodci mají zásadní vliv zejména na kapacitu výjezdu, kdy při jejich přecházení docházelo ke zpětnému vzdutí čekajících vozidel před přechodem pro chodce a celkovému zastavení provozu na okružním pásu. Problematice se podrobněji věnoval článek [11], který obsahuje i obdobný graf pro orientační posouzení.

6. Aktuálně řešený výzkumný projekt

Problematice kapacity pozemních komunikací, včetně kapacity okružních křižovatek, se aktuálně věnuje výzkumný projekt programu Alfa podporovaného Technologickou agenturou ČR č. TA01031064 „Metodika dopravně inženýrských postupů při posuzování pozemních komunikací“ [23]. Projekt řeší v letech 2011 až 2014 firma EDIP s.r.o. ve spolupráci s katedrou matematiky Fakulty stavební ČVUT v Praze. Cílem aktuálně řešeného projektu je sjednocení a doplnění metodik posuzování výkonnosti pozemních komunikací platných v České republice. Plánovaným výstupem projektu je:

  • metodika, která sjednotí a doplní dopravně inženýrské postupy pro posuzování výkonnosti všech druhů pozemních komunikací a křižovatek v ČR (vč. kapacity úseků a kapacity všech druhů křižovatek)
  • příslušná softwarová aplikace k metodice.

Po diskuzi a projednání s odbornou veřejností byly v rámci kapitoly Kapacita okružní křižovatky k dalšímu výzkumu vybrány tyto otázky:

  • Ověření vlivu přecházejících chodců na kapacitu výjezdu z okružní křižovatky.
  • Ověření metodiky podle TP234 pro vjezd specifický pro spirálovité okružní křižovatky na křižovatkách v ČR.
  • Vyhodnocení vlivu spojovacích větví křižovatek na kapacitu obecně pro různé typy křižovatek, se zaměřením na okružní křižovatky, kterou nám pomáhá řešit Doc. Slabý z ČVUT Praha.

7. Výpočet kapacity pomocí softwaru

V rámci projektu [23] byl vyvinut software EDIP-OK, který umožňuje okamžitý výpočet a posouzení kapacity všech druhů okružních křižovatek podle metodiky uvedené v TP 234 [27]. Umožňuje tak rychle získat odborné kapacitní posudky s možností tisku výstupů posouzení přímo ve formátu jednotných protokolů, které jsou dle ČSN 736102 [24] obsahově závazným průkazem posudku.

8. Závěr

Od prvních realizací v 90.letech minulého století došlo v České republice k významnému rozšíření okružních křižovatek na celou síť pozemních komunikací a díky jejich úspěšnosti vznikají „denně“ realizace další. Po velmi dobrých zahraničních zkušenostech očekávám rozvoj miniokružních křižovatek, které jsou velmi efektivní variantou zvýšení kapacity při současném zachování vysokého standardu bezpečnosti provozu. Na více zatížených křižovatkách lze po prvních vlaštovkách očekávat v Česku i další realizace spirálovitých okružních křižovatek.

Oprávněnost návrhu či rekonstrukce každé křižovatky a volbu typu křižovatky (okružní, neřízená, světelně řízená, mimoúrovňová) je potřeba vždy posoudit nejen z hlediska kapacity (a k tomu slouží metodiky a softwary vyvinuté v rámci výzkumných projektů) ale i z hlediska bezpečnosti návrhu pro všechny účastníky provozu.

Článek byl napsán v rámci prací na projektu výzkumu programu Alfa podporovaného Technologickou agenturou ČR č. TA01031064 „Metodika dopravně inženýrských postupů při posuzování pozemních komunikací“.

9. Literatura

  • Bartoš L., Rozsypal V.: Posuzování kapacity okružní křižovatky, Dopravní inženýrství 1/2006.
  • Bartoš, L.: Aktuální pohled na posuzování kapacity křižovatek, Silniční obzor 8/2007.
  • Brilon, W., Wu, N.: Kapazität von Kreisverkehren - Aktualisierung, Strassenverkehrstechnik 5/2008
  • Bartoš, L., Rozsypal, V.: Uplatnění spirálovitě uspořádaných okružních křižovatek, Silniční obzor 7-8/2008.
  • Brilon, W.: Okružní křižovatky v Německu - situační zpráva. Dopravní inženýrství 2/2008.
  • Bartoš, L.: Hodnoty kritického časového odstupu na neřízené úrovňové křižovatce. Silniční obzor 5/2009
  • Hála, M.: Způsob stanovení hodnoty kritického časového odstupu, Silniční obzor 7-8/2009.
  • Bartoš, L., Martolos, J.: Závislost hodnoty kritického časového odstupu na stupni vyčerpání kapacity neřízené úrovňové křižovatky, Dopravní inženýrství 2/2010.
  • Krejčí, M., Kovařík, J.: Okružní křižovatky v Holandsku I, Silniční obzor 6/2010.
  • Smělý, M., Radimský, M., Apeltauer, T.: Kapacita okružních křižovatek s vícepruhovými vjezdy, Dopravní inženýrství 2/2011.
  • Bartoš, L., Martolos, J.: Kapacita výjezdu z okružní křižovatky v závislosti na intenzitě přecházejících chodců. Dopravní inženýrství 2/2011.
  • Krejčí, M., Kovařík, J.: Okružní křižovatky v Holandsku II, Silniční obzor 5/2011.
  • Brilon, W.: Mini okružní křižovatky. Dopravní inženýrství 1/2012.
  • Novotný, P.: 10 let miniokružních křižovatek v České republice. Dopravní inženýrství 1/2012.
  • Bartoš, L.: Kapacita okružních křižovatek v České republice. Sborník konference Posuzování kapacity okružních křižovatek 2007, EDIP s.r.o. 2007.
  • Bartoš, L.: TP 234 Posuzování kapacity okružních křižovatek. Sborník konference Posuzování kapacity okružních křižovatek 2011, EDIP s.r.o. 2011.
  • Brilon, W.: Okružní křižovatky v Německu - situační zpráva. Sborník konference Posuzování kapacity křižovatek 2011, Mariánské Lázně, 2011.
  • Smotz, M.: Aktuelle Forschungsergebnisse zu Minikreisverkehren. Konference Kreisverkehre - Neues aus Forschung und Praxis, Bochum, 2012.
  • Bondzio, L.: Erfahrungen mit Turbokreisverkehren. Konference Kreisverkehre - Neues aus Forschung und Praxis, Bochum, 2012.
  • EDIP s.r.o.: Aktualizace výpočtových modelů pro stanovení kapacity neřízených úrovňových křižovatek. Výzkumný projekt č. 1F42I/060/120. Národního programu výzkumu 2004-2009. Závěrečná odborná zpráva. 2007.
  • EDIP s.r.o.: Aktualizace výpočtových modelů pro stanovení kapacity okružních křižovatek. Výzkumný projekt č. 1F52I/063/120 Národního programu výzkumu 2004-2009. Závěrečná odborná zpráva. 2009.
  • EDIP s.r.o.: Zpřesnění výpočtových modelů pro stanovení kapacity moderních druhů okružních křižovatek. Výzkumný projekt č. CG923-062-910 Národního programu výzkumu 2004-2009. Závěrečná odborná zpráva. 2010.
  • EDIP s.r.o.: Metodika dopravně inženýrských postupů při posuzování pozemních komunikací. Výzkumný projekt č. TA01031064 programu Alfa podporovaného Technologickou agenturou ČR. Odborná zpráva o postupu prací v roce 2011. 2012.
  • ČSN 73 6102. Projektování křižovatek na pozemních komunikacích. 2007
  • TP 135 Projektování okružních křižovatek na silnicích a místních komunikacích, V-projekt s.r.o., 2005.
  • TP 188 Posuzování kapacity neřízených úrovňových křižovatek, EDIP s.r.o., 2007.
  • TP 234 Posuzování kapacity okružních křižovatek, EDIP s.r.o., 2011.
  • TP 235 Posuzování kapacity světelně řízených křižovatek, EDIP s.r.o., 2011.
  • TP 236 Posuzování kapacity mimoúrovňových křižovatek, EDIP s.r.o., 2011.
  • Forschungsgesellschaft für Strassen- und Verkehrswesen: Handbuch für die Bemessung von Strassenverkehrsanlagen (HBS). Köln, 2001, Fassung 2005
  • Forschungsgesellschaft für Strassen- und Verkehrswesen: Merkballt für die Anlage von Kreisverkehren. Köln, 2006
  • Guide Suisse des Giratories. École Polytechnique Lausanne, Istitut des transports et de planification. 1991, réédition 1997.
  • Bartoš, L. a kol.: Posuzování kapacity okružních křižovatek, EDIP s.r.o., 2011.
  • Brilon, W.: Verfahren für die Berechnung der Kapazität und der Qualität des Verkehrsablaufs an Kreisverkehrsplätzen, Program KREISEL, Version 7.0, Anhang A. BPS Karlsruhe. 2007
  • Weinert, A.: Grenz- ud Folgezeitlücken an Knotenpunkten ohne Lichtsignalanlagen. Schriftenreihe Lehrstuhl für Verkehrswesen Ruhr-Universität Bochum, Heft 23, 2001.
  • Stuwe, B.: Untersuchung der Leistungsfähigkeit und Verkehrssicherheit an deutschen Kreisverkehrsplätzen, Schriftenreihe Lehrstuhl für Verkehrswesen Ruhr-Universität Bochum, Heft 10, 1992.

Komentář lektora

Článek je svým charakterem situační a shrnující zprávou k problematice kapacity okružních křižovatek, kterou se firma EDIP již řadu let v rámci řešení metod pro odvozování kapacity všech typů křižovatek zabývá. Čtenáři může dát dobrý souhrnný přehled o vývoji řešení této problematiky v českých podmínkách, které vyústilo do prakticky použitelné podoby - zpracování a vydání TP 234 Posuzování kapacity okružních křižovatek (2011).

Ing. Jan Adámek TSK hl. m. Prahy


Komentář lektora

Předložený článek je velmi rozsáhlý a zahrnuje, byť na příkladu jen okružních křižovatek, obecně širokou problematiku stanovení kapacity úrovňových křižovatek. Mám tím na mysli především tyto problematiky:

  1. výběr metody - buď regresní vztahy limitních intenzit podřazených i nadřazených proudů, nebo teorii mezer se vzorcem, a stanovením vstupních parametrú kritické a následné mezery, event.jejich definic,
  2. způsob měření a vyhodnocení vstupních parametrů,
  3. výběr vhodných lokalit pro dopravní průzkumy, se srovnatelnou dispozicí a dopravními podmínkami,
  4. stanovení ovlivňujících-redukčních faktorů.

Principiálně by výčet měl obsahovat i ukazatele kvality provozu (ÚKD). Výsledkem výzkumu Edipu jsou TP 234, s kterými jsou v praxi i dílčí zkušenosti a poznatky. Protože dílčí stavy řešení výzkumu byly průběžně publikovány během řešení, uvedu zde pouze poznámky, které mají obecný přesah i na ostatní typy křižovatek event. pro další zaměření výzkumu.

Jedná se především o problematiky ad b) a c), ke zbývajícím ad a) a d) jsem se v minulosti již několikrát vyjadřoval v odborném tisku.

Velmi závažná je délka intervalu, z kterého vyhodnocujeme vstupní parametry. Zde byly zvoleny intervaly jedné minuty (jednopruhové OK) resp.půl minuty pro dvoupruhové. Intervaly odpovídají reálným možnostem průzkumů i podmínkám statistické věrohodnosti. Dle mého názoru extrapolace výsledků z těchto intervalů na hodinové vzorky s sebou nesou určité zjednodušení, které může být podstatné. Hodinové výsledky by měly být charakterizovány délkou tohoto intervalu.

Diskutabilní je rovněž stanovení kritické mezery pro první čekající vozidlo a navíc pouze osobní nebo dodávka. Jednak to razantně snižuje počet použitelných měření, ale předpokládá to, že delší přijatá „kritická“mezera pro více vozidel bude využita skupinou vozidel, která jedou v konstantních následných odstupech. To nemusí být správný předpoklad, především s ohledem na skladbu vedlejšího proudu . A tím se dostávám k dalšímu problému a to je vyjádření přepočítaných vozidel pvoz/h.- resp.stanovení přepočtových koeficientů.

Z úrovňových křižovatek je historicky nejsledovanější problematika řízených křižovatek. Jejich kapacitu lze určit rovněž z tzv. vstupních časů. Z délky doby volna (obdobně jako tady časová mezera) můžeme stanovit počet vozidel, které tuto mezeru využijí. Nabízí se tedy možnost použít jednoduchý-lineární model vjezdu do neřízené křižovatky pro více vozidel (čekající kolonu).

Tento odjezdový model je dán rovnicí : t = tg + (n-1).tf,
Kde / t / je délka intervalu v nadřazeném proudu, / n / je počet vozidel, která tuto mezeru z vedlejší přijmou , / tg, tf / jsou kritická a následná mezera.

Chování řidičů při rozhodování o přijetí mezery v nadřazených proudech je do značné míry ovlivněno dispozicí křižovatky. Jestliže řidiči mají dostatečný rozhled a přehled o nadřazených vozidlech, přizpůsobují tomu rychlost příjezdu, snaží se nezastavit. Situace, kdy řidiči na vedlejší se zařazují do hlavního „letmým startem“ se stává na některých lokalitách typická. V poslední době jsme tuto skutečnost zaznamenali při sledování vozidel bypassu. Nestálo by za to tuto skutečnost vyhodnotit event. zohlednit? Např. rychlostním limitem, percentuelním výskytem apod.

U dvoupruhových OK jsou výše uvedené otázky ještě významnější. Zde bychom měli rozlišovat (alespoň ve vyhodnocení průzkumů) o který vjezdový pruh se jedná, nerovnoměrné využívání pruhů apod.

Samostatnou kapitolou je pak skupina spirálových (turbo) křižovatek s výrazně omezenými realizacemi a poskytující prostor pro využití simulačních modelů. Této problematice, navíc i vlivu chodců na vjezdech OK, se věnuje několik diplomových event. daktorandských prací na naší katedře silnic FSvČVUT.

Doc.Ing.Petr Slabý,CSc
Fakulta stavební, ČVUT Praha

zpět na články

nahoru