SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU GRAĐEVINSKI FAKULTET OSIJEK DIPLOMSKI RAD Osijek, 10. rujna 2015. godine Ivan Kolak
SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU GRAĐEVINSKI FAKULTET OSIJEK DIPLOMSKI RAD USPOREDBA VARIJANTNIH RJEŠENJA RASKRIŽJA PRIMJENOM MIKROSIMULACIJSKOG MODELA Osijek, 10. rujna 2015. godine Ivan Kolak
SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU GRAĐEVINSKI FAKULTET OSIJEK ZNANSTVENO PODRUČJE: ZNANSTVENO POLJE: ZNANSTVENA GRANA: TEMA: PRISTUPNIK: NAZIV STUDIJA: TEHNIČKE ZNANOSTI GRAĐEVINARSTVO PROMETNICE USPOREDBA VARIJANTNIH RJEŠENJA REKONSTRUKCIJE RASKRIŽJA PRIMJENOM MIKROSIMULACIJSKOG PROMETNOG MODELA IVAN KOLAK Diplomski sveučilišni studij Koristeći dostupnu literaturu, važeće tehničke propise i dostupne računalne programe za projektiranje cesta i mikrosimulacijsko modeliranje prometa, pristupnik treba izraditi diplomski rad koji će sadržavati sljedeće priloge: 1. Uvod 2. Kružna raskrižja 3. Dvotračno kružno raskrižje Đakovština 4. Prijedlog projekta turbo kružnog raskrižja 5. Simulacije prometa 6. Zaključak 7. Prilozi 7.1 Idejno rješenje rekonstrukcije kružnog toka Đakovština 7.2 Uklapanje turbo kružnog raskrižja u postojeću situaciju 8. Literatura 9. Popis slika i tablica Rad treba predati u 3 primjerka (original+2 kopije), tvrdo ukoričena u A4 formatu i cjelovitu elektroničku datoteku na CD-u. Osijek, srpanj, 2015. Mentorica: doc.dr.sc. Irena Ištoka Otković Komentorica: Predsjednica Odbora za završne i diplomske ispite: izv.prof.dr.sc. Mirjana Bošnjak-Klečina doc.dr.sc. Ivana Barišić
SAŽETAK Cilj ovog diplomskog rada je analizirati i usporediti varijantna rješenja primjenom mikrosimulacijskog. Uspoređeno je postojeće dvotračno kružno raskrižje na primarnoj urbanoj mreži grada Osijeka, sa rješenjem potencijalne rekonstrukcije u turbo kružno raskrižje, na razini idejnog rješenja. Dvotračni kružni tok Đakovština nalazi se na relaciji gradskih i prigradskih tokova te se stvaraju velike gužve i prekoračenje kapaciteta u vršnim satima, što je uočeno snimanjem prometa na terenu. Turbo kružno raskrižje svojim načinom kanaliziranja prometa može dati bolje iskorištenje trakova u samom kružnom toku. U radu je prikazan postupak projektiranja turbo kružnog raskrižja na zadanom primjeru, primjenom software TORUS 5, kao dodatku za AutoCAD, a prema postojećim projektnim preporukama. Za izradu mikrosimulacije korišten je programski alat PTV Vissim, te su dobiveni rezultati analizirani i donesena je ocjena varijantnog rješenja. Ključne riječi: dvotračno kružno raskrižje, turbo kružno raskrižje, rekonstrukcija, mikrosimulacijski prometni model, analiza rezultata ABSTRACT The aim of this thesis is to analyze and compare variant solutions using the microsimulation traffic model. The existing two-lane roundabout at the primary urban network in the city of Osijek is compared with the decision of potential reconstruction in turbo roundabout, at the level of conceptual design. Two-lane roundabout "Đakovština" is located between city and suburban streams and that creates large crowds and overdraft capacity in peak hours, which was observed by recording the traffic on the field. With its way of channeling traffic, turbo roundabout can make better use of lanes in the roundabout. This thesis shows a method for designing turbo roundabout with examples, using software TORUS 5, as an addition to AutoCAD, and the existing design recommendations. Programming tool PTV Vissim is used to create microsimulation, and given results are both analyzed and valuated. Keywords: two-lane roundabout, turbo roundabout, reconstruction, microsimulation traffic model, analyze of the results
SADRŽAJ 1. UVOD... 1 2. KRUŽNA RASKRIŽJA... 2 2.1 Povijest... 2 2.1.1 Karakteristike kružnih raskrižja... 7 2.2 Turbo kružna raskrižja... 8 2.2.1 Definicija... 8 2.2.2 Osnovni pojmovi... 8 2.2.3 Povijest...10 2.2.4 Tipovi turbo kružnih raskrižja...12 2.2.5 Karakteristike turbo kružnih raskrižja...15 2.2.5.1 Prometna sigurnost...17 2.2.5.2 Kapacitet...19 2.2.6 Turbo kružni tokovi u Sloveniji...20 2.2.7 Turbo kružni tokovi u Hrvatskoj...22 3. DVOTRAČNO KRUŽNO RASKRIŽJE Đakovština postojeće...24 3.1 Tehnički opis...24 3.2 Analiza postojećeg stanja-brojanje prometa...25 4. PRIJEDLOG PROJEKTA TURBO KRUŽNOG RASKRIŽJA...27 4.1 Tehnički opis...27 4.2 Projektiranje turbo raskrižja...28 4.2.1 Veličina polumjera turbo kružnog raskrižja...28 4.2.2 Polumjeri ulaznih i izlaznih krivina...30 4.2.2.1 Mjerodavno vozilo...30 4.2.2.2 Provoznost...31 4.2.2.3 Preglednost...32 4.2.3 Oblikovanje turbo bloka...33 4.2.4 Središnji razdjelni otoci...34 4.2.5 Biciklistički i pješački prijelazi...34 4.2.6 Središnji otok...35 4.2.7 Delinatori...35 4.3 Prometna signalizacija i oprema turbo kružnog raskrižja...36 5. SIMULACIJE PROMETA...37 5.1 Simulacije u prometnim analizama...37 5.2 Mikrosimulacije i VISSIM...38
5.3 Usporedba varijantnih rješenja raskrižja primjenom mikrosimulacija 43 5.3.1 Simulacijski model...43 5.3.2 Postojeće dvotračno kružno raskrižje rezultati simulacije...45 5.3.3 Turbo kružno raskrižje rezultati simulacije...47 5.3.4 Usporedba rezultata i ocjena...49 6. ZAKLJUČAK...53 7. GRAFIČKI PRILOZI...54 7.1 Idejno rješenje rekonstrukcije kružnog toka Đakovština Mj 1:500...55 7.2 Uklapanje turbo kružnog raskrižja u postojeću situaciju Mj 1:500...56 8. LITERATURA...57 9. POPIS SLIKA I TABLICA...59
1. UVOD Zadatak ovog diplomskog rada je dati prijedlog rekonstrukcije postojećeg kružnog toka Đakovština u turbo kružni tok, te ga usporediti sa postojećim stanjem na osnovu mikrosimulacijskog. Postojeći kružni tok Đakovština u Osijeku je preopterećen, pogotovo u vršnim satima kada su najveće tranzicije građana na posao ili nakon završetka radnog vremena. Tijekom tih kretanja javljaju se velike kolone i zastoji, te je premašen kapacitet samog raskrižja. Iz tog razloga se javila ideja o rekonstrukciji u turbo kružno raskrižje i simuliranju pomoću mikrosimulacijskog modela kako bi se moglo ocijeniti idejno rješenje. Izvedeno je terensko brojanje prometa na samoj lokaciji raskrižja, te su ti podatci korišteni kao ulazni parametri za prometno modeliranje. Mikrosimulacijski modeli se danas vrlo često koriste u prometnom inženjerstvu, jer nam na relativno brz način mogu dati usporedbe različitih varijantnih rješenja. Kvalitetni su za analizu rekonstrukcije, ali isto tako i za nove projekte. Stohastičke su prirode, uključuju generatore slučajnih brojeva i različite raspodjele za pojedine ulazne varijable, ali za iste ulazne podatke daju iste izlazne parametre, što osigurava usporedivost rezultata modeliranja.. Takav način daje realnije rezultate i bolje oponaša stvarno stanje u prometu. Na početku rada će biti opisana kružna raskrižja, njihova povijesni razvoj, pojedine karakteristike, prednosti i nedostatci. Nakon toga rad se bazira na prikazu turbo kružnih raskrižja, počevši od definicije, pregledom različitih tipova, njihovih karakteristika, te prikazom primjera izvedenih kako bi se lakše pratilo samo projektiranje. U slijedećem poglavlju slijedi bolje upoznavanje sa postojećim kružnim tokom Đakovština, te analizom istog. Veća pažnja je posvećena poglavlju projektiranja turbo kružnih raskrižja u kojemu se prikazuju osnovni koraci u izradi idejnog rješenja. Kao završno poglavlje logičnim slijedom je simulacija prometa. Sastoji se od opisa simulacijskog modela, izrade simulacije, te analize rezultata, usporedbe i ocjene projektiranog rješenja. Ivan Kolak 1
2. KRUŽNA RASKRIŽJA Definicija: Kružno raskrižje je kanalizirano raskrižje kružnog oblika s neprovoznim, djelomično ili u cijelosti provoznim središnjim otokom i kružnim voznim trakom na koji se vežu tri ili više priključnih cesta u razini i u kojem se promet odvija u smjeru suprotnom kretanju kazaljke na satu. [1] Podjela kružnih raskrižja prema obliku: 1. Klasična rješenja - jednotračno kružno raskrižje; dvotračno kružno raskrižje; montažno kružno raskrižje; mini kružno raskrižje 2. Alternativna rješenja - kružno raskrižje sa spiralnim tokom prometa turbo kružno raskrižje; hamburger, dumb-bell, dog-bone, turbo-square, flower roundabout, target roundabout, four flyover roundabout, leftand-right-roundabout 2.1 Povijest Prvu ideju i koncept kruženja vozila u jednom smjeru je predložio Eugene Henard 1903. kao rješenje problema gustog prometa u centru velikih gradova takozvani Gyratory system ili okretni sustav (Slika 1.). Prvu praktičnu upotrebu kruženja vozila i prvi projekt je napravio William Phelps Eno Columbus Circle u New York-u 1905. godine (Slika 2.). Eno se zalagao za sve veću upotrebu takvog rješenja, često su ona imala male centralne otoke od 1,5 m ili manje [2]. Slika 1. Gyratory system [2] Ivan Kolak 2
Slika 2. Columbus circle, New York 1907. [17] U Parizu je 1907. godine otvoreno prvo kružno raskrižje u Francuskoj u Palace l' Étoile, današnja Place Ch. d'gaulle, a koje je povezivao 12 ulica na prijedlog Henarda (Slika 3.). Nastala je debata oko toga tko je prvi osmislio ideju kruženja, ali čini se da su do nje došli svatko zasebno. Do 1910. godine je izgrađeno još nekoliko kružnih raskrižja u Parizu prema Henard-ovim nacrtima. Za razliku od Eno-a Hernand je smatrao da centralni radius mora imati minimalni promjer od 8 m, što predstavlja glavnu razliku između njihovih projekata [3]. Slika 3. Palace l' Étoile razglednica, Pariz [2] Prvi kružni tok u Velikoj Britaniji je izgrađen 1909. godine pod nazivom Sollershott Circus, nalazi se u Letchworth-u i povezuje 6 ulica (Slika 4.). Za razliku od ostalih ovaj kružni tok nije bio na gustom križanju prometa, te je kružni otok uređen samo zelenilom a ne velikim centralnim ukrasnim djelima kao na ostalim primjerima. Prilazi su vođeni prema centru otoka, što je smanjilo brzine i povećalo sigurnost, te je napravljen provozni dio otoka za vozila većih dimenzija. Zbog velikog odstupanja Ivan Kolak 3
dizajna od ostalih kružnih tokova toga vremena, ali i velike sličnosti današnjim ovaj kružni tok se smatra preteća modernih kružnih tokova [3]. Slika 4. Prvi kružni tok u Velikoj Britaniji - Sollershott Circus, Letchworth 1910. [2] Prvi kružni tokovi su često davali prednost prometu na ulazu (pravilo desne strane), a ne prometu u samom kružnom toku što je pri većem broju vozila uzrokovalo zagušenje prometa. Također je bilo i pokušaja regulacije znakovima i semaforima što je uzrokovalo smanjenjem protočnosti i kapaciteta. Ulazi su bili tangencijalni na kružni tok što je uzrokovalo velike brzine i smanjenu sigurnost (Slika 5.). Pješaci su koristili centralni otok što je bilo nesigurno i ometajuće za vozila. Cesta je presijecala kružni tok, bilo je dopušteno parkiranje u krugu, kružni promet je bio reguliran znakovima i semaforima. U početku nije bilo velikih problema zbog malog udjela motoriziranog prometa. Povećanjem broja vozila morali su se povećavati i radijusi kružnih tokova, te su postajali vrlo velik ( Ellisburg traffic circle u New Jerseyu ) čak do 130 m. Povećanjem prometa došlo je i do problema zagušenja zbog čega su često morali prometni policajci regulirati promet koji je stajao. Sve je to uzrok da su do 1950. godine kružni tokovi u Americi izgubili na popularnosti i mnogo ih je zamijenjeno signaliziranim raskrižjem ili su regulirani semaforima [3]. Ivan Kolak 4
Slika 5.Slika Prikaz izgleda prvih rotora [3] Britanski prometni inženjeri su počeli preispitivati upotrebu velikih kružnih tokova u Americi, jer su smatrali da dugačko kruženje i velike brzine s velikim radijusima negativno utječu na kapacitet. Njihov Prometni laboratorij je obavio pokusno ispitivanje tako što su postavili znakove na ulazima u kružni tok koji su tražili od vozača da daju prednost vozilima u kružnom toku. Rezultati su se očitovali u poboljšanju kapaciteta od 10 posto, smanjenje kašnjenja od 40 posto i smanjenje prometnih nesreća s ozljedama za 40 posto. To je predstavljalo značajnu promjenu i nastanak takozvanih modernih kružnih tokova kakve danas poznajemo. Nakon toga je 1966. godine pravilo prednosti vozila u kružnom toku postalo službeno u Velikoj Britaniji. Od tada su se velika kružna raskrižja znatno smanjila i poboljšao se kapacitet velikih raskrižja od 10 do 50 posto. Prve smjernice za projektiranje kružnih raskrižja s prednošću u kružnom toku izdalo je Britansko ministarstvo prometa 1971. godine. Moderni kružni tokovi su se proširili 70-ih godina u Australiju i Francusku čija je vlada 1984. godine prihvatila prednost vozila u kružnom toku za državne ceste. 80-ih godina su se proširili i na veći broj država. Do sredine 1997. godine u Francuskoj je izgrađeno oko 15 000 modernih kružnih tokova, u Americi manje od 50, a u cijelom svijetu oko 35 000 (Slika 6.) [3]. Ivan Kolak 5
50; 0% 15000; 30% 35000; 70% Amerika Francuska Ostatak svijeta Slika 6. Grafički prikaz broja kružnih tokova 1997. godine Takozvani moderni kružni tokovi su imali dva glavna projektna i prometna načela [3]: 1. Prednost imaju vozila u kružnom toku, a vozila na ulazu moraju čekati dovoljan razmak kako bi se uključili u kružni tok. Moderni tokovi nisu bili projektirani za kruženje prometa pa su se zbog toga značajno smanjili njihovi promjeri 2. Zabrana projektiranja tangencijalnih privoza, oni se vode prema centralnom otoku što uzrokuje prisilno smanjenje brzine. Također su zabranjeni i prometni pravci kroz kružni tok Još i danas se moderni kružni tokovi vrlo često koriste kao dobra rješenja na križištima, bilo kao projekt rekonstrukcije starih raskrižja ili kao potpuno nova. Moglo bi se reći da su oni danas više klasični kružni tokovi nego moderni, a u literaturama se nazivaju raskrižja sa kružnim tokom RKT. I danas se zbog velikog povećanja prometa teži unapređenju RKT, te postoje razne varijacije i rješenja koja se primjenjuju i analiziraju kako bi se mogli donijeti valjani zaključci o njihovoj kvaliteti. U ovom radu će biti prikazano i simulirano jedno od novijih rješenja kružnih tokova turbo kružno raskrižje. Ivan Kolak 6
2.1.1 Karakteristike kružnih raskrižja Posebnosti kružnih raskrižja u odnosu na klasična [4]: kružna raskrižja su kombinacija prekinutog i neprekinutog prometnog toka pravila prednosti imaju vozila u kružnom toku vozila koja su na ulazu ne moraju se obavezno zaustaviti ukoliko im to promet dopušta mala kružna raskrižja omogućuju samo vožnju malim brzinama zabranjena je vožnja unatrag pješaci i biciklisti imaju ista pravila kao i u klasičnim raskrižjima vozila većih dimenzija smiju koristiti provozni dio otoka ukoliko je to potrebno Glavna prednost kružnih raskrižja u odnosu na klasična je veća prometna sigurnost zbog smanjenja konfliktnih točaka, što uzrokuje manji broj prometnih nesreća, a zbog manjih brzina pogotovo onih sa smrtnim ishodom. Imaju mogućnost propuštanja tokova velike jačine, kraća vremena čekanja, manju buku i zagađenje okoliša, dobra su rješenja za smirivanje prometa i dr. Osim prednosti imaju i svojih nedostataka: povećanjem broja prometnih takova u kružnom toku smanjuje se prometna sigurnost, nisu sigurna za osobe sa određenim invaliditetom zbog nedostatka semaforske svjetlosne signalizacije, loše su rješenje u slučaju velikog broja lijevih skretanja, dolazi do problema kod velikog intenziteta pješaka i biciklista i dr. [4]. U samom projektiranju kružnih raskrižja treba obratiti pozornost na niz parametara koji utječu na sigurnost sudionika. Pješačke prijelaze treba voditi izvan kružnog raskrižja sa odmakom od najmanje jednog vozila, kako bi se ono nesmetano zaustavilo, ali ne na većoj udaljenosti od 10 m. Najbolji način vođenja biciklista je odvojeno izvan kružnog raskrižja uz pješačke staze. Vođenje prilaznih cesta u raskrižju mora biti što bliže pravom kutu, nikako tangencijalno jer uzrokuje velike brzine na ulazima. Također iz istog razloga treba obratiti pozornost da se ne projektiraju preveliki polumjeri ulaznih krivina. Raskrižje mora biti dobro osvjetljeno na svim ulazima i u središnjem toku. Prilikom uređenja središnjeg otoka ne smiju se postavljati veliki objekti jer uzrokuju smanjenje preglednosti i sigurnosti. Ivan Kolak 7
2.2 Turbo kružna raskrižja 2.2.1 Definicija Definicija: Turbo kružno raskrižje je posebna vrsta višetračnog kružnog raskrižja, kod kojeg su neki prometni tokovi međusobno odvojeni, odnosno, vođeni po prostorno i fizički odvojenim voznim trakovima. [5] U turbo kružnom raskrižju su prometni tokovi u određenim smjerovima vođeni odvojeno već prije ulaza u kružno raskrižje, po kružnom kolniku, te na izlazu iz turbo kružnog raskrižja. Fizička odvojenost postiže se posebnim projektno tehničkim elementima (uzdignutim rubnjacima - delineatorima), kojima se sprečavaju preplitanja prometnih tokova (promjena voznog traka) unutar kružnog kolnika. Prekinuta je samo na mjestima dozvoljenog ulaska na unutrašnji vozni trak. 2.2.2 Osnovni pojmovi Definicija osnovnih pojmova kružnih tokova i njihov prikaz (Slika 7.) [5]. Standardno dvotračno kružno raskrižje je kružno raskrižje koje ima mogućnost nesmetane promjene voznog traka uzduž cijelog kružnog kolnika, uobičajeno sa dvotračnim ulazima i dvotračnim ili jednotračnim izlazima. Kružni kolnik se sastoji od dva koncentrična vozna traka Turbo kružno raskrižje je dvotračno ili trotračno kružno kanalizirano raskrižje sa spiralnim tokom kružnog kolnika čiji su vozni trakovi fizički odvojeni delineatorima (razdjelnim elementima), koji sprječavaju promjenu voznog traka. Delineator u turbo kružnom raskrižju je razdjelni predgotovljeni betonski element koji fizički odvaja vozne trakove i time sprječava preplitanje prometnih trakova. Prijelaz preko delineatora iznimno je dopušten vozilima većih dimenzija i interventnim vozilima. Ivan Kolak 8
''Špica'' je uređenje početka delineatora, izveden kao koso presječeni element ili od granitnih kocaka na betonskoj podlozi. Središnji otok turbo kružnog toka je nepravilnog oblika koji proizlazi iz konstrukcije izmaknutih središta kružnica, odnosno spiralnog kružnog toka. Središnji razdjelni otok je denivelirani otok koji razdvaja ulazne i izlazne trake na prilazu u turbo kružno raskrižje, usmjerava vozila i povećava razinu prometne sigurnosti pješaka i biciklista prilikom prelaska kraka turbo kružnog raskrižja. Razdjelni otoci na ulazu/izlazu iz turbo kružnog raskrižja su denivelirani otoci koji razdvajaju dva ulazna odnosno izlazna vozna traka turbo kružnog raskrižja, te na taj način pješacima i biciklistima omogućavaju sigurniji prelazak voznih trakova (odvojeno jedan po jedan). Polumjeri turbo kružnog raskrižja Zbog specifične konstrukcije spiralnog toka turbo kružno raskrižje ima više polumjera (četverokrako turbo kružno raskrižje ima 8 polumjera, od kojih 4 za projektno tehničke elemente i 4 za tlocrtnu signalizaciju). Turbo blok skup svih potrebnih polumjera koji se trebaju na određeni način zarotirati kako bi se dobio spiralni oblik voznih trakova. ''Pokrivena površina'' je površina koju vozilo zauzme ( pokrije ) prilikom različitih manevara kroz kružno raskrižje. Naziva se i širina provoznos Ivan Kolak 9
a) b) Slika 7. Slika oznake glavnih elemenata turbo kružnog raskrižja : a) izvan naselja; b) u naselju [5] 2.2.3 Povijest Turbo kružni tok je osmislio 1996. godine Lambertus Fortuijn (Slika 8.) na Tehničkom sveučilištu Delft u Nizozemskoj (Delft University of Technology). Javio se kao alternativno rješenje klasičnog dvotračnog ili višetračnog kružnog toka. Slika 8. Lambertus Fortuijn [18] Njegov cilj je bilo riješiti glavni problem prestrojavanja u višetračnim kružnim tokovima koja su uzrokovala probleme sigurnosti i većeg broja prometnih nesreća. Imao je dva glavna cilja [6]: 1. spriječiti prestrojavanje unutar kružnog toka, na ulazima i izlazima (upotrebom delineatora) 2. smanjiti brzine pri ulasku i izlasku i u samom kružnom toku zbog odjeljivanja trakova delineatorima. Ivan Kolak 10
GODINA DIPLOMSKI RAD Prvi turbo kružni tok je napravljen krajem 90-ih godina u Nizozemskoj, do kraja 2007. godine postojalo ih je 70, a krajem 2013. godine u Nizozemskoj je izgrađeno ih je više od 200 (Slika 10.). Vrlo brzo je ideja turbo kružnih tokova došla i u neke europske zemlje najprije Sloveniju, Njemačku, Dansku, Češku, Mađarsku, Austriju, Poljsku, Litvu, Rumunjsku, Makedoniju, te također i u Hrvatsku, ali i izvan Europe Kanada, SAD, JAR i dr. Prema podatcima iz 2014 godine u svijetu postoji 320 turbo kružnih tokova. Na Slici 9. je prikazan uobičajeni turbo rotor [7]. Slika 9. Slika uobičajeni turbo rotor s biciklističkim i pješačkim prometom [19] kraj 2013 kraj 2007 kraj 90 -ih 0 50 100 150 200 BROJ Slika 10. Porast broja turbo kružnih tokova u Nizozemskoj kroz godine Danas se izvode turbo kružna raskrižja na dva načina [7]: Sa delineatorima ( Nizozemska, Slovenija, Mađarska, Makedonija i Hrvatska) Bez delineatora ( Njemačka, Poljska, Danska, Češka ) Ivan Kolak 11
U Njemačkoj se ne izvode delineatori iz razloga što ih ne smatraju bitnima za prometnu sigurnosti. Smatraju da sprječavaju samo bočne sudare koji ne uzrokuju velike štete, a izvedba delineatora poskupljuju samu izvedbu kružnog toka, te smanjuju sigurnost motociklista. Također jedan od razloga je i problem čišćenja snijega s prometnica, iako u drugim zemljama iskustveno nemaju problema, te danas postoje i delineatori drukčijeg dimenzija iz tog razloga. Protivljenje izvedbi delineatora prilikom izvedbe turbo kružnih tokova uzrokuje loša iskustva na takvim raskrižjima, ali sve iz razloga nepravilne vožnje zbog odsustva delineatora. Na Slici 11. je prikazana snimka bočnog sudara zbog nepravilne izvedbe turbo kružnog raskrižja u Baden-Baden-u. [8] Slika 11. Snimka bočnog sudara vozila, Baden-Baden [8] 2.2.4 Tipovi turbo kružnih raskrižja Prema [9] postoji više vrsta turbo kružnih raskrižja ovisno o broju traka na priključnim pravcima, prevladavajućim smjerom glavnog prometnog toka i intenzitetu prometa koji treba prihvatiti. Tipovi turbo kružnih raskrižja: 1. Standardni tip 2. Jajoliki tip 3. Koljenasti 4. Spiralni 5. Turbina Ivan Kolak 12
1. Standardni tip (Slika 12.) Glavne karakteristike: Dva dvotračna i dva jednotračna izlaza Četiri dvotračna ulaza Prikladan je za primjenu na raskrižju koje ima veliko opterećenje na glavnom smjeru (kroz kružni tok) i nešto manje opterećen sporedni smjer. Kapacitet vozila koji može primiti je cca 3500 voz/h. Slika 12.Standardni tip [8] 2. Jajoliki tip (Slika 13.) Glavne karakteristike: Dva dvotračna i dva jednotračna izlaza Dva dvotračna i dva jednotračna ulaza Prikladan je za primjenu na raskrižju koje ima veliko opterećenje na glavnom smjeru (kroz kružni tok) i relativno slabije opterećen sporedni smjer. Kapacitet vozila koji može primiti je cca 2800 voz/h. Slika 13. Jajoliki tip [8] Ivan Kolak 13
3. Koljenasti tip (Slika 14.) Prikladan je za primjenu na raskrižju koje ima veliki broj lijevih i desnih skretanja na istom toku kao što pokazuje slika. Kapacitet vozila koji može primiti je cca 3500 voz/h Slika 14.Koljenasti tip [8] 4. Spiralni tip (Slika 14.) Glavne karakteristike: Dva dvotračna i dva jednotračna izlaza Dva trotračna i dva dvotračna ulaza Prikladan je za primjenu na raskrižju koje ima veliko opterećenje na glavnom smjeru (kroz kružni tok) a sporedni tokovi su uglavnom skretanja lijevo i desno. Kapacitet vozila koji može primiti je cca 4000 voz/h Slika 15. Spiralni tip [8] Ivan Kolak 14
5. Turbina (Slika 16.) Glavne karakteristike: Četiri dvotračna izlaza Četiri trotračna ulaza Mogućnost desnog skretanja u dva traka Mogućnost ravnog prolaska u dva traka Mogućnost lijevog skretanja jednim trakom Zadnja karakteristika nam govori da spiralni rotor ne mora uvijek imati najveći kapacitet u odnosu na druge (u slučaju velikog broja lijevih skretanja). Osim toga zbog samog dizajna nije moguće lijevo skretanje iz svih smjerova sa dva traka, pa su zbog toga potrebna tri traka što odudara od osnovnih projektnih principa (dizajna). Kapacitet vozila koji može primiti je cca 4500 voz/h. Slika 16. Turbina [8] 2.2.5 Karakteristike turbo kružnih raskrižja Turbo kružna raskrižja su nova vrsta dvotračnih kružnih raskrižja koja imaju spiralni tok voznih trakova fizički odvojenih izdignutim betonskim napravama delineatorima (Slika 17.). Ta fizička odvojenost se prekida jedino kod mjesta ulijeva vozila u kružni tok. Već pri samom ulasku u kružni tok vozač mora odabrati smjer u kojem želi nastaviti svoje kretanje odnosno mora odabrati na koji izlaz želi ići. Zbog toga je potrebno posvetiti pažnju kvalitetnoj prometnoj signalizaciji. Ivan Kolak 15
Slika 17. Delineator [7] Glavne karakteristike turbo kružnih raskrižja [10]: 1. Spiralna horizontalna signalizacija 2. Smaknuti centri kružnih segmenata 3. Fizički odvojeni vozni trakovi Da bi se jedan kružni tok mogao zvati turbo kružnim treba zadovoljiti četiri osnovna i dva dodatna uvjeta [10]: Osnovni uvjeti: 1. Sa najmanje jedne prilazne ceste daje se prednost prometnim tokovima u dvjema kružnim voznim trakovima, koji na tom mjestu predstavljaju kružni kolnik (uvjet proizlazi iz propusne moći) 2. Promet na najviše dva kružna vozna traka može imati prednost pred prometnim tokom na ulazu (uvjet koji proizlazi iz prometne sigurnosti) 3. Na kružnom raskrižju ne smiju se pojaviti konfliktne točke preplitanja na kružnom kolniku i konfliktne točke križanja na ulazima i izlazima iz kružnog raskrižja (uvjet koji proizlazi iz prometne sigurnosti) Ivan Kolak 16
4. Spiralno izvedena tlocrtna signalizacija mora biti oblikovana na način da postupno prelazi iz manjeg (unutrašnjeg) na veći (vanjski) polumjer (uvjet koji proizlazi iz udobnosti vožnje) Dodatni uvjeti: 1. Na glavnim prometnim smjerovima su izlazi izvedeni sa po dva vozna traka, a na sporednim prometnim smjerovima izlazi mogu biti dvotračni ili jednotračni (uvjet koji proizlazi iz propusne moći) 2. Na svakom kružnom segmentu (dijelu kružnog kolnika između jednog ulaza i slijedećeg izlaza iz kružnog raskrižja) može postojati samo jedna točka odnosno mjesto na kojem vozač može odlučiti da li će kružno raskrižje napustiti ili nastaviti s vožnjom po kružnom kolniku (uvjet koji proizlazi iz prometne sigurnosti) 2.2.5.1 Prometna sigurnost Prilikom vožnje u turbo kružnom raskrižju ne postoji mogućnost promjene vozne trake, što je glavna prednost turbo kružnih raskrižja u odnosu na višetračna kružna raskrižja jer se smanjuje broj konfliktnih točaka preplitanja (Slika 18.). Slika 18. Slika usporedba konfliktnih točaka u dvotračnom kružnom toku (lijevo) i turbo kružnom raskrižju (desno) [6] Ivan Kolak 17
Kao što je prikazano na Slici 18. dvotračno kružno raskrižje ima 24 konfliktne točke od toga 8 ulijeva, 8 izljeva, 6 križanja i 2 preplitanja, a turbo kružno raskrižje ima 14 konfliktnih točaka od koji 6 ulijeva, 4 križanja i 4 izlijevanja. To je smanjenje od 10 konfliktnih točaka i predstavlja veliku razliku u prometnoj sigurnosti što je glavna prednost u odnosu na višetračna kružna raskrižja. Vrlo velika razlika je što nema konflikta preplitanja, koji su česti uzrok prometnih nesreća u višetračnim kružnim raskrižjima. Zapravo se kod višetračnih kružnih raskrižja ne govori samo o točkama preplitanja, nego i o površinama preplitanja zbog toga što vozači u svakom trenutku mogu promijeniti svoj trak kretanja što je nemoguće u turbo kružnim raskrižjima. Tipovi prometnih nesreća na dvotračnim kružnim tokovima su prikazani na Slici 19. Slika 19. Slika tipovi prometnih nesreća u dvotračnim kružnim tokovima [12] Nekoliko istraživanja predlažu da je povećanje sigurnosti prilikom rekonstrukcije dvotračnog u turbo raskrižje za 70 %. Dok druga istraživanja bazirana na teorijama konfliktnih analiza prikazuju smanjenje broja nesreća za 40-50%. Prema istraživanjima baziranim na mikrosimulaciji donosi se zaključak da vozači u vanjskom traku turbo kružnog toka voze sporije nego kod dvotračnog kružnog raskrižja i to sa smanjenjem brzine sa 48 km/h na 38 km/h. Brzina vožnje ima veliki utjecaj na sigurnost motoriziranog i nemotoriziranog prometa. Prema istraživanjima smanjenje brzine sa 50 km/h na 32 km/h smanjuje vjerojatnost smrti pješaka prilikom udara za oko 5 puta (Slika 20.). U turbo kružnim raskrižjima se ostvaruju puno manje brzine pri istim unutarnjim radijusima nego u dvotračnim kružnom raskrižjima, tj. podjednake su kao u jednotračnom kružnom toku (Slika 21.) [11]. Ivan Kolak 18
Slika 20. Utjecaj brzine na smrtnost pješaka [11] 2.2.5.2 Kapacitet Slika 21. Odnos brzine i unutarnjeg radijusa [11] Što se tiče kapaciteta turbo kružnih raskrižja podijeljena su mišljena stručnjaka. Jedni smatraju da postoji znatno poboljšanje kapaciteta, dok drugi smatraju da je kapacitet lošiji. Ne postoji točno definiran jedinstveni izraz za proračun kapaciteta turbo kružnog raskrižja, te zbog toga dolazi do neslaganja u prometnoj struci. U najmanju ruku smatra se da je kapacitet turbo kružnog raskrižja podjednak kapacitetu kružnog raskrižja, ali ne kapacitetom mjeri se prednost samo na osnovi kapaciteta. Ivan Kolak 19
2.2.6 Turbo kružni tokovi u Sloveniji U Sloveniji se 2006. godine pojavila ideja o upotrebi turbo kružnih tokova na osnovu dobrih iskustava u Nizozemskoj. Prvi je izgrađen u Kopru, a drugi u Mariboru 2008. godine (Slika 22., Slika 23.). Do ožujka 2014. godine u Sloveniji je izgrađeno 10 turbo raskrižja, dva montažna (Slika 24), jedno sa svjetlosnom signalizacijom (Slika 25.), a postoje projekti za još 4. Slika 22. Prvi turbo kružni tok u Sloveniji, Kopar 2008 [21] Slika 23. Drugi turbo kružni tok u Sloveniji, Maribor 2008 [21] Od 2008. godine u Sloveniji postoje nacionalne smjernice za projektiranje turbo kružnih raskrižja, te se one do danas ažuriraju. Izdavanjem tih smjernica napušta se i zabranjuje konstrukcija novih standardnih dvotračnih kružnih tokova (kao i u Nizozemskoj, a u Njemačkoj mora postojati dobar razlog za njihovo konstruiranje) [7]. Ivan Kolak 20
Slika 24. Montažni turbo kružni tok Slovenija, Kopar [21] Slika 25. Prvi semaforizirani turbo kružni tok u Sloveniji, Ljubljana [21] Ivan Kolak 21
2.2.7 Turbo kružni tokovi u Hrvatskoj Hrvatska je relativno nova zemlja koja je počela sa izgradnjom turbo kružnih tokova (rotora). Do danas je izgrađeno 4 turbo rotora (Slika 26.). Slika 26.Položaj izgrađenih turbo rotora u Hrvatskoj [22] A) Rotor 1: Osijek Višnjevac Izgrađen je 05.09.2014. godine nakon dva mjeseca gradnje. Nalazi se na ulazu u Višnjevac i stvara poveznicu s gradom Osijekom (Slika 23). Investicija je vrijedna 2,8 milijuna kuna, a investitori su bili Grad Osijek i Hrvatske ceste. Osnovna ideja je bila povećanje kapaciteta i smanjenje konfliktnih točaka. Iako je relativno kratko u upotrebi, do sada su dobra iskustva na izvedenom kružnom toku potaknula gradnju novih turbo tokova u Hrvatskoj, ali i razmišljanja o novim projektima. Slika 27. Rotor Osijek - Višnjevac projekt i pravila kretanja [23] Ivan Kolak 22
B) Rotor 2: Šmrika Rotor Šmrika (Slika 28.) izgrađen je u 7-om mjesecu 2014. godine na spoju Jadranske magistrale, Riječke obilaznice i dionice prema Krčkom mostu. Specifičnost rotora je što se nalazi na vrlo prometnoj lokaciju u toku ljetne turističke sezone, ali je protočnost vrlo dobra. Prema dosadašnjim podatcima nije bilo prometnih nesreća na spomenutom rotoru. Slika 28. Rotor Šmrika položaj i postojeće stanje [24] C) Rotor 3 i 4 (C i D) Na dionici Šijana Stancija Peličeti na samom ulasku u grad Pulu izgrađena su 2 nova turbo rotora u neposrednoj blizini jedan od drugog. Rađeni su u sustavu rekonstrukcije državne ceste D-66 te predstavljaju moderni ulaz u grad Pulu dug kilometar i pol. Pušteni su u promet u veljači 2015. godine i predstavljaju poboljšanje protočnosti i sigurnosti (Slika 29.). Slika 29. Rotori na dionici Šijana - Stancija Peličeti [25] Ivan Kolak 23
3. DVOTRAČNO KRUŽNO RASKRIŽJE Đakovština postojeće 3.1 Tehnički opis Prvo i ujedno najveće kružno raskrižje u Osijeka je kružno tok Đakovština, čiji je projekt napravljen u 8-om mjesecu 1995. godine i nalazi se u blizini samog centra grada. Njegov položaj je na križanju Vinkovačke, Reisnerove, Županijske i Ulice Sv.Leopolda B.Mandića. Cilj izrade ovog projekta je bilo povećanje propusne moći, te povećanje sigurnosti prometa. Raskrižje je dvotračno, oblika elipse sa 5 privoza, od kojih su 3 jednotračna i 2 dvotračna (Vinkovačka cesta i Županijska ulica). Vanjski radijus je Dv=72 m, a unutarnji Du=63,5 m [12]. Širina kolnika na jednotračnim privozima je 5m, a na dvotračnim 7,5 m. Osim cestovnog prometa kružnim tokom se odvija i tramvajski promet prugom širine 2,2 m. Na Županijskoj ulici tramvajska pruga ima zaseban cestovni trak, te tramvaj prolazi kroz sam središnji otok prema Vinkovačkoj cesti gdje je pruga izvan profila ceste. Tramvajska pruga se proteže i Vinkovačkom cestom prema Reisnerovoj, te od Reisnerove prema Županijskoj ulici. Uklapanje tramvaja u samo kružno raskrižje predstavlja problem smanjene sigurnosti i povećanja zastoja. U raskrižju ne postoji provozni dio kružnog otoka, ali to i nije potrebno iz razloga što je dvokrako i velikog polumjera. Poprečni nagib kolnika je dvostran, a slivnici su postavljeni na rubovima. Pješački prijelazi se vode izvan kružnog toka, dobro su osvjetljeni javnom rasvjetom kao i cijelo raskrižje i obilježeni horizontalnom i vertikalnom signalizacijom. Središnji otok je uređen hortikulturno travom i živicom, ali također i fontanom koja predstavlja ukrasni element samog raskrižja, ali ne ometa sudionike u prometu. Kružni tok Đakovština predstavlja vezu između gradskog i prigradskog prometa, te je iznimno opterećen u vršnim satima prilikom kretanja građana prema poslu i natrag. Zbog toga problema dolazi se do ideje i potrebe za boljim i kvalitetnijim rješenjem. Ovaj rad predstavlja pokušaj realizacije te ideje i simulacije uvjeta na terenu. Ivan Kolak 24
3.2 Analiza postojećeg stanja-brojanje prometa Prometno opterećenje postojećeg kružnog raskrižja Đakovština određeno je brojanjem prometa sa snimke zabilježene video kamerom, a snimanje prometa napravljenu je u uvjetima kritičnog prometnog opterećenja, u vršnom satu. Snimanje se obavilo u srijedu 27.05.2015. godine za potrebe ovog rada i to u vremenskom intervalu od pola sata (15:00-15:30 h). Iz nastale snimke ručno su prebrojana vozila na svim ulazima i izlazima, pješaci i biciklisti, te je obavljeno brojanje na jednom presjeku. U Tablici 1. su prikazani rezultati iz kojih je dobiveno ukupno satno opterećenje. Zbog intervala brojanja od pola sata ukupni rezultati su udvostručeni. Iako bi za točnije podatke bilo potrebnije obaviti više uzastopnih brojanja i usporediti njihove razlike i ovi podatci daju osnovni uvid koji je dovoljan za razinu analize u ovom radu. Prebrojana vozila su svrstana u 7 skupina: osobni automobili (PA) teška vozila (TV) teška teretna vozila autobusi (BUS) motori (MOT) bicikli (BIC) tramvaji (TRAM) Kako bi se sva vozila svela na jedinstvenu jedinicu mjerenja (EJA ekvivalentna jedinica mjerenja ili jedinica osobnog automobila, u određenoj literaturi PAJ prosječna auto-jedinica ) potrebno je svaku kategoriju vozila pomnožiti sa određenim koeficijentom: osobni automobil (PA) 1,0 teška vozila (TV) 1,5 teška teretna vozila 2,0 autobusi (BUS) 1,5 motori (MOT) 0,5 bicikli (BIC) 0,5 Ivan Kolak 25
Tablica 1. Prometno opterećenje i raspodjela vozila U svrhu potvrde točnosti podataka obavljeno je kontrolno brojanje na jednom presjeku (Tablica 2.), te se na taj način prekontroliralo cijelo kružno raskrižje. Tablica 2. Prometno opterećenje u presjecima Iz Slike 30. se može dobro vidjeti raspodjela opterećenja po ulazima i izlazima, te ustvrditi koji su tokovi najkritičniji. Najmanja odstupanja ima Vinkovačka cesta što je razlog dvotračnog kolnika na ulazima i izlazima. Najkritičniji tokovi su na Reisnerovoj ulici, te ulici Sv.L.B.Mandića koje su kao što je već prije spomenuto jednotračne. 500 0 411 304 330 334 354 157 178 255 254 186 Žup Reisn Vink Sv.L.B.M. Reisn 2 ulaz izlaz ulaz izlaz Slika 30. Raspodjela prometnog opterećenja na ulazima i izlazima Iz svega toga proizlazi da je ukupno opterećenje u vršnom satu na kružnom toku Đakovština bilo 2858 voz/h. Taj podatak ukazuje da je postojeći kružni tok preopterećen i da je razumno razmišljati o boljim rješenjima. Ivan Kolak 26
4. PRIJEDLOG PROJEKTA TURBO KRUŽNOG RASKRIŽJA Sama lokacija kružnog toka zbog postojeće infrastrukture, okolnih objekata i zgrada ne dozvoljava proširenja postojećeg kolnika povećanjem broja trakova na određenim ulazima i izlazima. Ideja ovog rada je bila što realnije iskoristiti postojeću situaciju i infrastrukturu, te se zadržati u granicama parcela sa što manjim promjenama na prilazima. Zbog velikog broja vozila koja prolaze postojećim kružnim tokom u ovom radu će biti prikazan prijedlog rekonstrukcije u turbo kružno raskrižje, projekt, te simulacija postojećeg i projektiranog rješenja. Kao što je spomenuto ranije trakovi se fizički odvajaju, te se na taj način kanalizira promet na određene tokove što bi trebalo poboljšati kretnje. Najveće opterećenje se događa u vremenu odlaska na posao i vraćanja građana (8h i 15h) sa istog. Kako bi se ubrzali tokovi i smanjile gužve na ulazima i izlazima, a i samom kružnom toku, ideja ovog rada je rekonstrukcija dvotračnog u turbo kružni raskrižje. Zbog nepravilnog načina vožnje velikog broja građana u dvotračnom kružnom toku unutarnji trak je manje opterećen (oko 50%), te se u ovom radu želi simulacijom vidjeti koliko bi bolje ili lošije rješenje bilo turbo kružni tok. Mlađi i stariji vozači zbog svoje nesigurnosti prilikom promjene traka koriste većinom vanjski trak, te uzrokuje preopterećenje. U turbo kružnom toku se povećava sigurnost, a zbog kanaliziranja prometa nužno je korištenje unutarnje trake za određene izlaze. Ovo poglavlje će se baviti izradom projekta turbo kružnog raskrižja. 4.1 Tehnički opis Zbog specifičnosti postojećeg kružnog raskrižja dolazi do problema prilikom samog projektiranja. Odabran je jajoliki tip turbo kružnog raskrižja (vidi Poglavlje 2.2.4), s tim da na glavnim tokovima ima po dva ulaza, dva izlaza na Vinkovačku cestu, a jedan na Županijsku ulicu. Specifičnost samog kružnog toka su i tramvaji koji prolaze kroz središnji otok. Ovaj kružni se sastoji od 5 krakova koji nisu međusobno okomiti, pa prilikom projektiranja dolazi do problema postavljanja translacijske osi. Ivan Kolak 27
Širina ulaznih i izlaznih trakova je zadržana kao u postojećem stanju, radijusi su 19.95 m, 24.90 m i 29.95 m. Širina unutarnjeg voznog traka je 4,95 m, a vanjskog 4,75 m. Širina provoznog dijela otoka je 2.5 m. 4.2 Projektiranje turbo raskrižja U samom projektiranju je korišten software TORUS 5 kao dodatak za AutoCAD koji u sebi sadrži različite projektne pristupe i ima mogućnost podešavanja različitih projektnih parametara. Korištenjem smjernica za projektiranje turbo raskrižja [1] i unošenjem istih u TORUS 5 dobiveno je projektno rješenje. Velika zahvala tvrtki Transoft Soultions za licenciranu verziju software TORUS 5 kao i na samoj tehničkoj podršci. 4.2.1 Veličina polumjera turbo kružnog raskrižja O polumjeru i širini voznih trakova ovisi brzina vožnje kroz kružni tok. Potrebno je odabrati takve polumjere i širine kako bi brzina vožnje kroz raskrižje bila između 35 i 37 km/h. U smjernicama za projektiranje su dane preporučene dimenzije turbo kružnog raskrižja u ovisnosti o njegovoj veličini (Tablica 3.). Tablica 3. Preporučene dimenzije turbo kružnog raskrižja [1] Ivan Kolak 28
Postojeći kružni tok Đakovština je dvotračan i velikog radijusa, zbog čega je odabrano veliko turbo kružno raskrižje kao adekvatna zamjena sa svim parametrima prikazanim u Tablici 4. Tablica 4. Odabrane vrijednosti za projektiranje turbo kružnog raskrižja Polumjer unutrašnjeg ruba provoznog dijela središnjeg otoka(preporučena širina povozne površine (uvjetno provozni dio središnjeg otoka) 2,50 m) Polumjer unutrašnjeg ruba kolnika (unutrašnjeg traka) Polumjer vanjskog ruba kolnika (unutrašnjeg traka), ujedno rub 30 cm širokog razdjelnog otoka (delineatora) Polumjer unutrašnjeg ruba kolnika (vanjskog traka), ujedno rub 30 cm širokog razdjelnog otoka Polumjer vanjskog ruba kolnika (vanjskog traka) Polumjer unutrašnjeg ruba (na voznoj strani) rubne crte širine 0,15m (ukupna širina rubnog traka 0,45 m) Polumjer unutrašnjeg ruba (na voznoj strani) rubne crte uz 30 cm širok razdjelni otok širine 0,10 m (ukupna širina rubnog traka 0,20 m) Polumjer unutrašnjeg ruba kolnika (vanjskog traka), ujedno rub 30 cm širokog razdjelnog otoka Polumjer unutrašnjeg ruba (na voznoj strani) rubne crte širine 0,15m (ukupna širina rubnog traka 0,45 m) Širina asfaltne površine unutrašnjeg kružnog voznog traka Širina asfaltne površine vanjskog kružnog voznog traka Širina između vanjskih rubnih crta Širina između unutrašnjih rubnih crta Udaljenost između vanjskih točaka translacijske osovine Udaljenost između unutrašnjih točaka translacijske osovine R 0 = 17,45 m R 1 = 19,95 m R 2 = 24,90 m R 3 = 25,20 m R 4 = 29,95 m r 1 = 20,45 m r 2 = 24,70 m r 3 = 25,40 m r 4 = 29,45 m B u = 4,95 m B v = 4,75 m bv = 4,05 m bu = 4,20 m Dv = 5,15 m Du = 4,75 m Polumjeri su odabrani tako da se rubne crte priključuju jedna na drugu. Kod manjih polumjera kružnog raskrižja su veće širine kružnih voznih trakova. Ne preporučuje se širina kružnog voznog traka veća od 5,25 m. Ivan Kolak 29
4.2.2 Polumjeri ulaznih i izlaznih krivina Polumjeri ulaznih i izlaznih krivina ovise o [1]: mjerodavnom vozilu veličini turbo kružnog raskrižja i brzini vožnje kroz turbo kružno raskrižje. Polumjer ulazne krivine mora uvijek biti manji od polumjera izlazne krivine. Odabrani polumjer ulaza Ru = 12 m i izlaza Ri = 15 m su ujedno i minimalne preporučene vrijednosti. Nije preporučeno projektirati s velikim polumjerima zbog pojave većih brzina vozila. 4.2.2.1 Mjerodavno vozilo Odabir mjerodavnog vozila ( Design vehicle ) ima vrlo važan utjecaj na geometriju samog kružnog toka. Pošto se radi o pretežno gradskom prometu, zanemariv je broj kamiona i TTV (vidi Poglavlje 3.2), ali pri projektiranju treba uzeti u obzir vozila javnog gradskog prijevoza. Zbog toga je za mjerodavno vozilo u projektiranju ovog turbo raskrižja odabran gradski autobus iz austrijskih normi AUSTROADS međuosovinskog razmaka 6,60 m i ukupne duljine 12,50 m kao na Slici 31., koji prilično dobro odgovara vozilima javnog prijevoza GPP Osijek (Slika 32.). Mjerodavno vozilo ne smije prelaziti preko razdjelnika (delineatora), jedino je dopušten prijelaz većim vozilima čija se pojava ne očekuje često u projektiranom turbo kružnom raskrižju. Ivan Kolak 30
Slika 31. Odabrano mjerodavno vozilu u TORUS 5.0 Slika 32. Vozilo javnog gradskog prijevoza u Osijeku [26] 4.2.2.2 Provoznost Za potvrdu odabranih ulaznih i izlaznih polumjera potrebno je provjeriti provoznost mjerodavnog vozila kroz projektirani turbo kružni tok. Provoznost je provjerena pomoću opcije Evalute movements u software-u TORUS 5.0, te su dobivene trajektorije kretanja i širine provoznosti na svim ulazima i izlazima (Slika 33.). Ivan Kolak 31
a) b) c) d) e) Slika 33. Provoznosti mjerodavnog vozila po ulazima Iz prikazanih trajektorija gibanja se može zaključiti da su polumjeri na ulazima i izlazima dovoljni za nesmetano i kvalitetno odvijanje prometa, te da nema nikakve potrebe za eventualnim dodatnim proširenjima kolnika. 4.2.2.3 Preglednost Potrebno je osigurati dovoljnu preglednost vozila radi sigurnosti kružnog raskrižja. Zaustavna preglednost uvijek mora biti osigurana. Na Slici 34. su prikazane provjerene preglednosti projektiranog turbo kružnog raskrižja. Vozilo koje dolazi na sam turbo kružni tok mora na vrijeme moći uočiti pješake na prijelazu, a prilikom ulaska druga vozila kako bi nesmetano i sigurno obavio svoju radnju. Ivan Kolak 32
Slika 34. Preglednost projektiranog turbo kružnog raskrižja 4.2.3 Oblikovanje turbo bloka Formiranje geometrijskog oblika turbo kružnog raskrižja ostvaruje se pomoću turbo bloka. To je blok ili skup svih polumjera koje je potrebno na određeni način zarotirati,te iz toga dobiti potencijalne trajektorije kretanja, odnosno, formirati vozne trakove [10]. Za formiranje turbo bloka na translacijsku os su nanesene točke međusobno udaljene Dv =5,15 m i Du =4,75 m. Iz točaka na udaljenosti 5,15 m konstruirani su polumjer R1, a iz unutarnjih točaka na udaljenosti Du nanoseni se polumjeri R2,R3 i R4 (Slika 35). Ovakav način konstruiranja omogućava prijelaz kružnice sa polumjera R1 na jednoj strani translacijske osi u polumjer R2 na drugoj strani, kao i polumjer R3 u R4. Kontrolira se položaj translacijske osovine i podešava kako bi se dobilo što prikladnije rješenje. Prilikom oblikovanja turbo bloka nailazi se na probleme zbog specifičnosti samog raskrižja od 5 krakova. U korištenoj literaturi se prikazuje konstrukcija raskrižja sa 3 ili 4 kraka, ali ne spominje se način konstrukcije sa 5 krakova. Zbog toga je nemoguće napraviti i provjeru položaja translacijske osi po uputama. Korištenjem software-a TORUS 5.0 dobiveno je zadovoljavajuće rješenje položaja translacijske osi. Ivan Kolak 33
Slika 35. Formiranje turbo bloka [6] 4.2.4 Središnji razdjelni otoci Središnji razdjelni otoci u turbo kružnom raskrižju imaju dvije glavne funkcije: usmjeravanje vozila na ulazu u turbo kružno raskrižje zaštita pješaka i biciklista prilikom prelaska prometnice Zbog velikog utjecaja na sigurnost kružnog raskrižja obavezna je primjena središnjih razdjelnih otoka. Projektirani otoci su trokutastog oblika na svim krakovima. Prema pravilima projektiranja ostvarena je minimalna širina otoka na pješačkim prijelazima od 2,0 m koja omogućava nesmetano zaustavljanje biciklista ili osobe s djetetom u kolicima. 4.2.5 Biciklistički i pješački prijelazi U projektiranom turbo kružnom raskrižju biciklisti i pješaci koriste iste prijelaze preko krakova kolnika kao i na postojećoj situaciji. Prijelazi su izvedeni prema projektnim pravilima na udaljenosti min 5 m od ruba kružnog kolnika kako bi se omogućilo nesmetano zaustavljanje vozila za propuštanje pješaka, a bez zaustavljanja u kružnom toku. Prijelaze se preporuča izvodit na udaljenosti od 5-15 m od ruba kružnog kolnika, ali ne i većim, jer se tada povećava vjerojatnost nepravilnog prelaženja preko kolnika. Ivan Kolak 34
4.2.6 Središnji otok Središnji otoci se kod turbo kružnog raskrižja vode sa izmaknutom osi što je prepoznatljivost i karakteristika ovih raskrižja. Razlog tomu je da se na ulazima sa glavnog pravca može formirati dodatni vozni trak. Postoje dva načina projektiranja središnjih otoka kao što pokazuje slika. Prilikom projektiranja u ovom radu je odabran spiralni završetak središnjeg otoka radi kanaliziranja prometa i boljeg vizualnog uklapanja u okoliš. Provozni dio središnjeg otoka mogu koristiti veća vozila u slučaju potrebe. Slika 36. Načini projektiranja središnjeg otoka [8] 4.2.7 Delinatori Delineatori se izvode radi odvajanja pravaca unutar turbo kružnog kolnika i kanaliziranja prometa. Izdignuti su za maksimalno 7 cm, te prijelaz preko njih ne bi uzrokovao oštećenja vozila, ali to bi bila nepravilna vožnja osim u slučaju većih vozila (kamiona i sl.). Izvode se na različite načine zbog strojnog čišćenja snijega i karakteristika vozila zimske službe koje nisu u svim zemljama jednake (Slika 37.). Delineatori se jedino prekidaju na mjestima ulaska vozila u turbo kružni tok. U projektiranom slučaju delineatori su formirani na osnovu mjerodavnog vozila i njegove provozne linije. Na mjestima ulaska su izvedeni sa špicom, ali mogu se izvoditi i bez špica. Ivan Kolak 35
Slika 37. Različiti načini izvedbe delineatora - presjeci [8] 4.3 Prometna signalizacija i oprema turbo kružnog raskrižja Pravovremena i kvalitetna prometna signalizacija je vrlo važna kod turbo kružnih raskrižja iz razloga što već pri dolasku na samo raskrižje vozač mora odabrati svoj odredišni smjer. Radi toga je vrlo važno da prometni znakovi budu postavljeni prema pravilima o prometnoj signalizaciji. Osim znakova, signalizacija se obavlja i oznakama na kolniku koje također moraju biti izvedene prema pravilniku. Turbo kružni raskrižje kao i sva druga raskrižja mora biti pravilno i kvalitetno osvijetljen radi sigurnosti svih sudionika u prometu. Mora postojati projekt cestovne rasvjete raskrižja. Središnji otok se uređuje hortikulturno, sa travom, cvijećem i niskim raslinjem. Moguće je i uređenje fontanom ili nekom vrstom skulpture, ali treba biti odgovarajuće veličine kako ne bi smanjilo vidljivost i sigurnost odvijanja prometa. Ivan Kolak 36
5. SIMULACIJE PROMETA Tehnološkim razvojem i velikim napretkom računala povećala se upotreba simulacijskih modela u svim inženjerskim područjima pa tako i u području projektiranja i analize prometnih sustava. Današnja računala imaju mogućnost obrade velike količine podataka u relativno kratkom vremenu, što je za složenije simulacijske modele od velike važnosti. Simulacija je proces izrade modela (simulacijskog) upotrebom računalnog programa za što realniji prikaz stvarne situacije. Izrađeni simulacijski model se može koristiti za analizu različitih rješenja, njihovu usporedbu, ocjenu te odabir najboljeg. Prometna simulacija je proces izrade simulacijskog modela za procjenu, ocjenu i usporedbu različitih prometnih rješenja, te može imati značajni utjecaj na poboljšanje infrastrukture [13]. Značaj simulacijskih modela je u tome što korištenjem razdioba vjerojatnosti i generatora slučajnih brojeva dobro aproksimiraju stohastičku prirodu prometnog toka. Promjenom vrijednosti generatora slučajnih brojeva moguće je dobiti različite vrijednosti rezultata za iste ulazne podatke, ali to spada u područje mikrokalibracije vremenske razdiobe prometa i nije predmet ovog diplomskog rada. Za razliku od stohastičkih modela postoje i empirijski i analitički modeli koji su determinističke prirode, odnosno uvijek daju jednake rezultate za jednake ulazne podatke [14]. 5.1 Simulacije u prometnim analizama U prometnim analizama simulacijski modeli se prema razini detalja dijele na [13]: Mikrosimulacijske modele kao što i samo ime kaže bave se najmanjim jedinkama mreže, proučavaju individualne jedinice (vozila, pješake) i zahtijevaju veliki broj ulaznih podataka, najkompleksniji su modeli Makrosimulacijske modele nisu bitne individualne jedinice, proučavaju veće sustave prometnih tokova, bitan im je ukupan broj jedinica koji je prošao određenom dionicom Ivan Kolak 37
Mezoskopski modeli kombinacija mikro i makro pristupa. Vozila se opisuju mikropristupom, a njihovo kretanje i interakcija prema agregiranim podatcima Primjena simulacijskih modela je od velikog značaja u prometnim analizama. Pomoću simulacija mogu se analizirati razni parametri i situacije poput: kapaciteta, brzine vožnje, utjecaja pješaka i biciklista na odvijanje prometa, najvećih duljina zastoja (kolona), režima rada semafora, vremenskih gubitaka, broja zaustavljanja, potrošnje goriva, zagađenja okoliša, utjecaja javnog prijevoza, utjecaja zatvaranja prometnih trakova zbog radova i sl. Na temelju očitanih rezultata mogu se donijeti zaključci o načinu rasterećenja postojeće mreže, razinama uslužnosti, opravdanosti rješenja i dr. Osim modeliranja prometa u svrhu analize različitih prijedloga rekonstrukcija postojeće infrastrukture, simulacije se koriste i prilikom projektiranja nove prometne infrastrukture, te mogu imati veliki značaj u projektnoj dokumentaciji. 5.2 Mikrosimulacije i VISSIM Početci uporabe mikrosimulacije u prometu potječu iz 1955. godine (Gerlough, 1955.). Mikrosimulacijski modeli su se najprije razvijali u svrhu testiranja pojedinih prometnih rješenja, s namjerom poboljšanja kapaciteta raskrižja u urbanom okruženju. Danas, uz veliki napredak tehnologije računala precizno obrađuju 100 km mreže s više od 200 raskrižja i desetak tisuća vozila bez većih poteškoća [15]. Osnovni dio svakog projektnog simulatora je matematički model koji generira rezultate na osnovu ulaznih podataka i izrađene simulacije. Većina mikrosimulacijskih programa za izlazne podatke daje parametre kao: brzina, trajanje putovanja, zasićenje, dužina kolone vozila i sl. s različitom preciznošću (Slika 38. ). Ivan Kolak 38
Slika 38. Simulacijske metode s obzirom na preciznost obrade [15] Postoji više različitih mikrosimulacijskih programskih alata, te svaki od njih ima svoje prednosti i nedostatke, a u nastavku će biti govora o PTV Vissim-u koji se koristio za izradu modela. PTV Vissim kao programski alat predstavlja stohastički, diskretan vremenski prilagođen model. Prilikom simuliranja upotrebljava psihofizičke karakteristike slijeda vozila ( Car Following Model ), te algoritme koji se temelje na pravilima vožnje za vozila na ulazu iz sporednih pravaca. Proizlazi iz Wiedemannove teorije prometnog toka gdje je vrijeme reakcije vozača prilagođeno pojedinom vozaču odnosno vozilu. Prednost Vissima je link/node sustav modeliranja, koji omogućuje modeliranje kompleksnijih geometrija od link/connector sustava [15]. Mikrosimulacijski modeli u Vissim-u sastoje se od 3 glavna dijela izrade: infrastrukture, prometa i kontrole (vođenja), te rezultata kao dodatnog dijela [16]. Sva 3 glavna dijela su međusobno povezana i utječu jedan na drugog, dok rezultati proizlaze iz njihovog međuodnosa (Slika 39.) Ivan Kolak 39
Slika 39.Slika shematski prikaz Vissim-ovog simulatora [15] Vissim nam daje mogućnost simuliranja različitih vrsta površina (ceste, biciklističke i pješačke staze, tramvajske i željezničke pruge, pješačke površine i dr.) i svih vrsta prometa u jednoj ili više razina. Simulacija se može prikazati grafički 2D ili 3D prikazom što može biti od velike koristi radi lakše usporedbe sa npr. stvarnim odvijanjem prometa ako se radi o postojećoj prometnici, ali i provjerom zadanih parametara, te lakšim uvidom u greške prilikom izrade modela. Također postoji i opcija brze analize rezultata ( Quick Mode ) koja ne prikazuje simulaciju, nego samo rezultate. Osnovni matematički modeli u Vissimu su [15]: Model prihvatljivih vremenskih praznina ( Gap Acceptance Model ), Model slijeda vozila ( Car Following Model ) i Model prestrojavanja ( Lane Change ). Ivan Kolak 40
Model prihvatljivih vremenskih praznina ( Gap Acceptance Model ) Predstavlja ključni element svake mikroskopske simulacije. U Vissim-u postoje dva načina za određivanje vremenskih praznina [15]: a) Pravila prednosti ( Priority Rules ) koriste se za određivanje prednosti u nesemaforiziranim raskrižjima na konfliktnim točkama. Sastoje se od mnoštva parametara, a najvažniji su vrijednost vremenske praznine ( Gap Time ) koja utječe na propusnu moć i dužina konfliktnog područja ( Headway ) koja je bitna za sigurnost. Pravila prednosti imaju zadane vrijednosti koje se mogu mijenjati, ali treba biti vrlo oprezan jer to već spada u kalibriranje modela i može dati nerealne rezultate. b) Konfliktna područja ( Conflict Areas ) također se koriste za određivanje prednosti, ali su dosta jednostavnija za korištenje od Pravila prednosti. Program nam već pri izradi modela sam pokaže konfliktna područja, te pomoću njih zadajemo prednost jednom ili drugom smjeru (glavni i sporedni pravac). Ponašanje vozila na glavnom i sporednom pravcu ima međusoban utjecaj. Ako slučajno vozilo iz sporednog pravca nije uspjelo zakočiti, vozač na glavnom pravcu naglo koči, te se na takav način simuliraju i stvarne situacije. Model slijeda vozila ( Car Following Model ) Predstavlja princip simuliranja ponašanja vozača koji slijedi drugo vozilo po Wiedemann-u [15]. Svaki vozač će u slučaju kada dostiže sporije vozilo ispred sebe početi kočiti. Trenutak u kojem je počeo kočiti je prag percepcije koji je individualan. Zbog nemogućnosti određivanja točne brzine vozila ispred sebe, vozač usporava na nižu brzinu od vozila koje slijedi, te zatim ponovno ubrzava dok ne postigne sljedeći prag percepcije. Taj proces se iterativno nastavlja s izmjenom ubrzavanja i kočenja (Slika 40.). Prema Wiedemann-ovom matematičkom modelu vozač se može nalaziti u jednoj od ove četiri situacije: vožnja u slobodnom prometnom toku, približavanje, slijeđenje i kočenje Ivan Kolak 41
Slika 40. Prikaz psihofizičkog matematičkog modela slijeda vozila po Wiedemann-u [15] Vissim nam nudi na odabir tri modela slijeda vozila [15]: Wiedemann 74: prikladan je za simuliranje prometa u naselju, te je korišten prilikom simulacije u ovom radu Wiedemann 99 za promet izvan naselja i autoceste Bez modela za jednostavne simulacije (pješake) Model slijeda vozila sadrži niz parametara koji su od velike važnosti prilikom izrade kalibracije. Model prestrojavanja ( Lane Change ) Predstavlja princip po kojem se vozila prestrojavaju tijekom simulacije. Prestrojavanje vozila se obavlja zbog potrebe odlaska na pojedinu cestu ili skretanje (nužno prestrojavanje), ali također postoje i vozila koja se prestrojavaju radi obilaženja sporijih vozila, zastoja na traku i sl. (slobodno mijenjane trake). Parametri ovog modela su bazirani na brzini, usporenju, vremenu i dr. Ivan Kolak 42
5.3 Usporedba varijantnih rješenja raskrižja primjenom mikrosimulacija Kao što je i ranije spomenuto mikrosimulacija je prikladan alat za usporedbu varijantnih rješenja raskrižja kako prilikom izrade novih projekata tako i prilikom rekonstrukcija postojećeg raskrižja. Prednost mikrosimulacija je što se u relativno kratkom vremenu može dobiti uvid u prednosti i nedostatke nekog projektnog rješenja. Prilikom izrade projekata nije jednostavno predvidjeti sve moguće situacije, te je ponekad teško razlučiti koje je rješenje bolje i to potkrijepiti čvrstim dokazima. Simulacija, ukoliko je kvalitetno napravljena može dati dobar prikaz očekivanog stanja na terenu. Moguće je predvidjeti kritične tokove i zastoje još u fazi idejnog projekta, te reagirati prije nego što se krene sa izvedbom rješenja. Rezultate uvijek treba dobro provjeriti i uzeti s dozom opreza, jer postoji mnoštvo parametara koji utječu na samo odvijanje simulacije, a samim time i mogućnost pogrešaka je velika. Ovo poglavlje se bavi usporedbom idejnog projektnog rješenja rekonstrukcije postojećeg dvotračnog kružnog raskrižja Đakovština u turbo kružno raskrižje (vidi Poglavlje 4) pomoću programskog alata PTV Vissim. U daljnjem tekstu detaljnije je prikazana izrada mikrosimulacijskog modela u Vissim-u, obrada rezultata, te osnovna kalibracija kako bi model bio što sličniji stvarnom stanju na terenu. 5.3.1 Simulacijski model Prilikom izrade simulacijskog modela postojećeg kružnog raskrižja Đakovština korištena je geodetska podloga. Zbog vrlo velike točnosti podloge sama izrada geometrije kružnog toka nije predstavljala veliki problem. Prvi korak je unos geodetske podloge preko opcije Add New Backround Image koja je u ovom slučaju u AutoCAD-ovom dwg formatu. Vissim ima mogućnost unosa podloge u svim grafičkim file-ovima. Nakon unosa podloga se prilagođava opcijom Set Scale u željeno mjerilo. Na dobivenu podlogu naneseni su svi ulazi i izlazi s obzirom na njihove širine kolnika, koji predstavljaju same vozne trakove odnosno Link -ove. Samo kružno raskrižje se također formira pomoću Link -ova, te pošto je dvotračno u opciju Number of Lanes se unosi broj 2. Kako bi postojala mogućnost putovanja vozila Ivan Kolak 43
preko svih ulaza na kružni tok, te na sve izlaze Link -ovi su povezani Connector - ima. Također su postavljene i pješačke staze i tramvajska pruga prema podlozi. Kada je sama geometrija kružnog toka završena potrebno mu je zadati ulazne prometne parametre. Za svaki privoz zasebno se unosi ukupan broj vozila kao Vehicle Input. U izradi ove simulacije korišten je broj vozila izbrojanog prometa (vidi Poglavlje 3.2.). Kako bi se raspodijelila vozila koja su unesena korišten je Static Routing Decision, te su time određeni smjerovi kretanja svih vozila kružnog raskrižja. Opcijom Conflict Areas zadana su pravila prednosti kako ne bi dolazilo do kolizije vozila tijekom simulacije. Prednosti su zadane po prometnim pravilima, a specifičnost ovog raskrižja je tramvaj koji presijeca kružno raskrižje, te ima prednost nad ostalim sudionicima u prometu. Ne postoji svjetlosna semaforska signalizacija koja bi upozorila vozače na dolazak tramvaja i prisilno ih zaustavila. It tog razloga kružni tok zahtijeva veću opreznost vozača, uzrokuje nesigurnost i smanjuje sigurnost, osobito u slučaju vozača koji se prvi puta nalaze u opisanoj situaciji. Takva situacija je primijećena i tijekom same simulacije, određena vozila su znala usporavati i provjeravati jesu li slobodni tokovi što zapravo dobro predstavlja stvarnu situaciju. Na svim ulazima i izlazima postavljena su područja smanjenja brzine ( Reduction Speed Areas ) na 30km/h, kako vozila ne bi imala prevelike brzine na ulazima i izlazima, te unutar kružnog kolnika na 40km/h. Za samu simulaciju korišten je Model slijeda vozila ( Car Following Model ) Wiedeman74. Prije pokretanja same simulacije postavljeno je područje očitanja ( Node ), te odabrani izlazni podatci i zadan vremenski interval od 1h, odnosno 3600 s. Zbog stohastičkih prirode simulacijskog modela provedene su 3 simulacije iz kojih su proizašle prosječne vrijednosti prometnih parametara. Prilikom završetka simulacije Vissim je upozoravao da određeni broj vozila nije ušao u simulirani kružni tok. Iz toga se može zaključiti da mjereno prometno opterećenje premašuje kapacitet kružnog raskrižja u vršnom satu, što je već poznata stvar. Iako je i u stvarnosti situacija vrlo slična, sama simulacija je pokazivala znatno veće gužve i manji kapacitet raskrižja. Iz tog razloga se simulacijski model podesio pomoću kalibracije parametara unutar Driving Behavior u granicama inženjerski preporučenih vrijednosti. Brojanje prometa se obavilo u intervalu od pola sata, te se broj vozila udvostručio za potrebe satnog opterećenja. Prilikom terenskog snimanja i pregledavanja snimki utvrđeno je da se Ivan Kolak 44
prometno opterećenje nakon 20-ak min poprilično smanjuje iz čega je zaključeno da je potrebno smanjiti ulazne parametre simulacije. Broj vozila na svim ulazima je smanjen za 10 %, što daje puno realnije rezultate simulacije i prikaz stvarnog stanja. Rezultati prije kalibracije i smanjenja prometnog opterećenja nisu bili usporedivi u mnoštvu parametara za kružno i turbo kružno raskrižje, te ih nije imalo smisla takve i analizirati. Na Slici 41. je prikazan simulacijski modeli za turbo kružno raskrižje Slika 41.Simulacijski model turbo kružnog raskrižja 5.3.2 Postojeće dvotračno kružno raskrižje rezultati simulacije Rezultati simulacije postojećeg dvotračnog kružnog raskrižja u Vissimu su očekivani sa velikim duljinama kolona i kašnjenjem. Za potrebe ovoga rada analizirani su parametri: duljina kolone ( Qlen ), maksimalna duljina kolone ( Qlenmax ) i prosječno kašnjenje ( VehicleDelay-All ). Kao što prikazuje Slika 42. najkritičniji je ulaz Reisnerova 1 iz smjera Sportske Dvorane Zrinjevac po svim promatranim parametrima. Promatrani smjer ima prosječnu duljinu kolone 45,89 m, najveća duljina kolone koja se pojavila tokom simulacije je 192,45 m, te je najveće prosječno kašnjenje za izlaz na Vinkovačku cestu sa vrijednosti od 67 s/voz. Ivan Kolak 45