Mcshane 2010
بخش 4-4-24 الی 2-5-24
ترافـیـک پـیـشـرفـته
24-4-4 تحلیل ظرفیت
مرتب کردن نرخ جریان تقاضا و نرخ جریان اشباع قادر است برای محاسبه نسبت V/C برای گروهای مسیر مختلف استفاده شود و اجازه انتخاب گروه مسیر بحرانی را می دهد . در این مورد انتخاب گروه مسیر بحرانی یک کمک جزئی است برای اینکه فقط یک فاز چراغ راهنمایی با دو مسیر گروه برای هر یک از دو معبر وجود دارد بدین گونه توسط دو فاز بحرانی باید تعریف گردد . ظرفیت گروه خط با استفاده از فرمول 2-24 محاسبه می شود .
Ci=Si*(gi/C)
ظرفیت گروه خط Ci=
نرخ جریان اشباع برای گروه خط Si=
زمان سبز موثر برای گروه خط gi=
طول دوره C=
این مساله باید ذکر شود که ارزش قراردادی استاندارد برای شروع زمان از دست رفته(L1) 2/0 ثانیه و برای ادامه سبز موثر به زرد و تمام قرمز(e) 2/0 ثانیه استفاده می شود .
جدول 11-24 : تخمین نرخ جریان اشباع با استفاده از فرمول 11-24
زمان سبز موثر(g) و زمان سبز واقعی(G) از لحاظ عددی معادل و هم ارز است . خلاصه محاسبه نتایج تحلیل ظرفیت در جدول 12-24 آمده است . برای محاسبه نرخ جریان بحرانی V/C از فرمول 5-24 استفاده می شود .
مجموع نرخ گروه مسیر بحرانی (V/C)si=
0.248+0.206=0.454
کل زمان از دست رفته در هر دوره L =
در این دوره طبق تعریف قبلی کل زمان از دست رفته در هر دوره از جمع شروع و فاصله زمان از دست داده در هر فاز است .
کاربرد ارزش استاندارد قراردادی برای L1 و e به قرار زیر است .
L1EB=2.0 s
L2EB=y+ar-2.0=3.6+2.0=3.6s
L1NB=2.0 s
L2NB=3.6+2.4-2.0=4.0s
L=2.0+3.6+2.+4.0=11.6 s
جدول 12-24 : نتایج تحلیل ظرفیت
24-4-5 تخمین تاخیر و سطح سرویس
کنترل میانگین تاخیر هر وسیله برای هر مسیر خط توسط IQA برای d1 (فرمول 34-24 ) و فرمول 35-24و 36-24 برای d2 و d3 به ترتیب محاسبه می شود .
مجموع کنترل تاخیر هر وسیله d=
تاخیر یکسان d1=
تاخیر توسعه شونده (بیشتر از جریان + اتفاقی ) d2=
میزان تاخیر هر وسیله که از قبل در صف بوده d3=
(نه صفی که در مورد d3=0 موجود بوده است )
نرخ V/C در گروه خط X=
فاکتور تاخیر توسعه شونده برای کنترل کننده نوع 5/0 و برای همه کنترل کننده های قبل از زمان K=
فاکتور تنظیم فیلترینگ مخالف جریان ( همیشه 1 برای آنالیز تقاطعات منفرد )I=
دوره تحلیل (h.0.25h یا 15 دقیقه در این مورد ) T=
متغییر های دیگر همانطور است که قبلا تعریف شده است
اولین دوره تاخیر d1
پیدا کردن d1 برای گروه مسیر EBLT به صورت زیر است :
r=333veh/h
p=(AT/3)*(g/C)=5.3*(26.4/60)=0.733
Vr=(1-p)v(C/r)=(1-0.733)*333*(60/33.6)=159 veh/hنرخ ورود به قرمز
(فرمول 27-24 )
Vg=vp(C/g)=333*0.733*(60/25.4)=555 veh/hنرخ ورود به سبز
(فرمول 30-24 )
1 – استارت و شروع قرمز موثر ، جایی که اولین صف مفروض به سمت صفر باشد q1=0
2 – پیدا کردن صفی که آخر زمان قرمز باشد .
q2=q1+(v-s)/3600*ΔT≥0
میانگین نرخ ورودی در طول زمان قرمز Vr= و S=0 در طول قرمز برای اینکه حرکت ندارد .
ΔT زمان قرمز موثر برای فاز EB است .
مساله ای که معادل طول دقیقه ای این دوره است زمان سبز موثر است یا 6/33=4/26-60 ثانیه .
زمانی که از فرمول 28-24 استفاده می کنیم :
q2=0+(159-0)/3600*33.6=1.48 veh
3 – پیدا کردن دوره افزایش تاخیر زمان قرمز موثر با استفاده از فرمول 29-24
dr=ΔT*(q1+q2)/2=33.6*(0+1.48)/2=25.9 s/veh
4 – جریان زیر اشباع مفروض زمانی که هنوز صف ها در طول فاز سبز دیده می شوند.
برای پیدا کردن ΔT2 از فرمول 31-24 استفاده می شود .
5 – طول دوره تاخیر ΔT2 با استفاده از فرمول 34-24 بدست می آید .
6 – زمان یکنواخت تاخیر با استفاده از فرمول 37-24 پیدا می شود .
جایی که na تعداد وسیله ورودی به سبز است 4.07=555*(26.4/3600)=
محاسبه برای سه گروه مسیر دیگر خلاصه اش در جدول 13-24 آمده است .
جدول 13-24 :محاسبه d1 به صورت خلاصه شده
دومین دوره تاخیر d2 :
پیدا کردن d1 برای گروه مسیر EBLT به صورت زیر محاسبه می شود:
محاسبه برای تمام گروهای مسیر به صورت خلاصه شده در جدول 14-24 آمده است
جدول 14-24 : خلاصه محاسبات برای d2
سومین دوره تاخیر d3
برای اینکه وجود ندارد ، نوبت صفی که در پایان هر فاز سبز است تمام ارزش d3 هستند .
کل تاخیر و سطح سرویس :
کل تاخیر برای هر مسیر خط در جدول 15-24 خلاصه شده است :
سطح سرویس که به هر مسیر خط اختصاص داده شده مطابق جدول 1-24 است .
تاخیر انبوه امکان دارد برای هر رویکرد با میانگین تاخیر وزن داده شده توسط نرخ جریان تقاضا در هر گروه مسیر باشد .
جدول 15-24 : تاخیر کلی و سطح سرویس برای هر گروه مسیر از مثال مساله 1-24
6-4-24 تحلیل
نتایج ظرفیت و تاخیر هر دو این موضوع را مشخص می کند که تقاطعاتی که با این عامل اداره می شود به طور قابل قبولی بهبود می یابند . به هر حال امکان دارد از میان تکرار زمان چراغها بالانس بهتری از میان دو فاز بدست آید و از زمان سبز در دسترس بهبرداری بهتر و بالاتری شود .
نرخ V/C بحرانی 563/0 تعیین می شود که این ارزش پایینی دارد و نشان داده می شود که7/43 درصد از زمان سبز استفاده نمی شود . تاخیر بهینه اغلب زمانی اتفاق می افتد که نرخ V/C در رنج بین 8/0 تا 95/0 است . که ارزش 563/0 را نشان میدهد در طول این دوره که شاید هم خیلی بزرگ باشد برای حجم تقاضای موجود نرخ V/C برای گروه های مسیر شبیه همدیگر است . بنابراین تعادل زمان سبز منطقی و قابل قبول است .
این توضیحات اثر یک وضعیت ساده با فاکتورهایی پیچیده است . حل این مساله به هر حال طولانی ، ادامه دار و با تعداد زیادی گام و محاسبات است .
برای این دلیل بیشتر مهندسان ترافیک برای حل این متولوژی از نرم افزار کمک میگیرند .به خصوص زمانی که وضعیتهای خیلی پیچیده اتفاق می افتد انتخابی به جز نرم افزار وجود ندارد
7-4-24 اگر d3 وجود داشته باشد چه می شود ؟
چه چیزی اتفاق می افتد زمانی که نرخ جریان تقاضا برای گروه مسیر NBTH به صورت واقعی 2000 veh/h باشد ؟
این خواسته بزرگتر از این گروه مسیر است که 1972 veh/h است .
برای این مثال فرض می کنیم که این شرایط برای چهار دوره متوالی 15 دقیقه ای موجود است . برای شروع اولین دوره 15 دقیقه ای از قبل هیچ صفی وجود ندارد .
با فرض اینکه فواصل به صورت متوالی از 1 تا 4 شماره گذاری می شوند، از این رو ترتیب ها در آغاز و پایان هر چهار دوره را می توان به شکل زیر یافت.
هر یک از این دوره ها دارای مقادیر d1 و d2 مشابه می باشند.
با این حال تاخیر دسته اول بایستی با استفاده از معادله 37-24 محاسبه شود زیرا که یک ردیف ارائه نشده وجود دارد:
در این مورد، کل دوره تحلیل بیش از حد اشباه شده است و t=T می باشد. در این صورت d1(adj)=dsمی باشد. این امر مطابق با شیوه قبلی، محاسبه می شود اما با این فرض که r=s=1972 veh/h است. زمانی که این امر صورت می گیرد، نتیجه d1(adj)=8.0 s/veh می باشد.
تاخیر درجه دوم با استفاده از معادله 35-24 محاسبه می شود اما با نسبت v/c از 1.00 و c=1972 veh/h می باشد.
تاخیر درجه سوم d3 تاخیر به دلیل ردیف های موجود قبلی که در دوره های تحلیل 15 دقیقه ای دوم تا چهارم وجود دارند، را رقم می زند. این میزان برای هر یک از این دوره ها متفاوت است:
مقادیر Qb و Qe قبلاً برای هر دوره محاسبه شده بودند. Qeo ردیفی در پایان دوره زمان اول است که در آن v>c می باشد که در این مورد Qe1 می باشد. T و t برابر هستند؛ هردو 0.25h می باشند. سرعت جریان تقاضا v به صورت 2000 veh/h می باشد در این صورت داریم:
برای هر یک از این تاخیرها، تاخیرهای دسته اول و دسته دوم بایستی اضافه شوند، بدین صورت:
این میزان خیلی بیشتر از 7.6 s/veh تاخیر برای شرایط اولیه توصیف شده برای گروه مسیر اول می باشد. با این حال با وجود اینکه گروه مسیر در این مورد در LOS F(v/c>1.00) عمل می کند، حتی بعد از چهار دوره متوالی 15 دقیقه ای، مقادیر تاخیر تا سطحی افزایش نمی یابند که LOS F در نبود شکست نامگذاری شود. این امر بدین خاطر است که بعد از چهار دوره، ردیف ارائه نشده تنها 28 محرکه از 2000 محرکه ای هستند که در طول این چهار دوره رسیده اند.
5-24 پیچیدگی ها:
بخش های قبلی این فصل مرتبط با قسمت های مدل HCM برای تحلیل تقاطع های داری چراغ راهنمایی بودند که حداقل تا حدی مستقیم می باشند و می توان به صورت معقولی آنها را از طریق کاربردهای دستی نشان داد. در این بخش، برخی از قسمت های پیچیده ی این مدل بحث می شود. برخی عناصر با جزئیات کامل ارائه نمی شوند. مستقیماً با HCM برای توصیفات کامل تر مشاوره کنید.
جنبه های زیرمدل نشان داده می شوند:
1 – حرکت به چپ مجاز
2 – تحلیل مرحله بندی حرکت به چپ ترکیبی
3- استفاده از پارامترهای تحلیل برای تنظیم زمان بندی چراغ راهنمایی
4 – تحلیل سیگنال های فعال شده
HCM 2010 یک سری ویژگی های جدید برای تحلیل تقاطع با چراغ ارائه می کند. با چراغ راهنمایی زمان بندی شده از قبل، برنامه ای تشکیل می شود که در آن پارامترهای چراغ راهنمایی تعیین می شوند ولی برآورد نمی شوند. در بسیاری از موارد، وضعیت های پیچیده به وسیله ضریب های تنظیم گسسته کنترل نمی شوند بلکه مستقیماً با برآورد سرعت پایین اشباع برای وضعیت کنترل می شوند.
از این رو در برآورد سرعت پایین اشباع برای آن دسته از گروه های مسیری که شامل حرکت به چپ مجاز، می باشند، هیچ گونه ضریب اصلاح حرکت به چپ شناسایی نمی شود ولی به صورت ضمنی در مدل های بکار رفته شامل می شود.
24.5.1 حرکت های رو به چپ مجاز:
مدل سازی حرکت های رو به چپ مجاز بایستی تعاملات پیچیده میان چرخش های رو به چپ مجاز و جریان مخالف خودروها را بحساب بیاورد. این تعامل ها شامل چندین فاصله زمانی گسسته درون یک مرحله سبز است که بایستی به صورت مجزایی نشان داده شوند.
شکل 24.10 این قسمت های مرحله سبز را نشان می دهد. مسیر فرد با جریان مخالف آن را نشان می دهد. زمانی که مرحله سبز (چراغ سبز) آغاز می شود، خودروها روی هر دو مسیر شروع به حرکت می کنند. خودروها از ردیف موجود بر روی مسیر مخالف، در طول تقاطع بدون هیچ گونه شکافی حرکت می کنند. از این رو هیچ گونه حرکت را به چپ از مسیر فرد ممکن است در طول زمانی که این ردیف مخالف خودروها برای خالی کردن تقاطع رااتخاذ می کند، وجود نداشته باشد. اگر خودرویی که در حال حرکت به چپ است در این زمان به مسیر فرد برسد بایستی منتظر بماند، چپ ترین مسیر را مسدود کند تا اینکه ردیف مخالف خالی شود. بعد از این که ردیف مخالف خالی شد، حرکت های رو به چپ از مسیر فرد از طریق شکاف های موجود در جریان مخالف اشباع نشده، صورت می گیرند.
سرعتی که در این حرکت ها صورت می گیرد و اثر آنها بر عملیات مسیر فرد به تعداد حرکت های رو به چپ و حجم و توزیع مسیر جریان مخالف بستگی دارد.
مفهوم پایه دیگر این است که خودروهایی که در حال حرکت به چپ هستند هیچ اثری بر عملیات مسیر فرد ندارند تا اینکه اولین خودرویی که به سمت چپ حرکت می کند، برسد. این یک نکته مشخص بدیهی می باشد اما اغلب در روش های قبلی نادیده گرفته شده بود.
شکل 24.10 قسمت هایی از مرحله سبز نشان داده شده
سه قسمت متمایز از مرحله سبز را می توان به صورت زیر تعریف کرد:
1 – gq= میانگین میزان زمان سبز موردنیاز برای ردیف مخالف خودروهای بی حرکت برای خالی شدن تقاطع s
2 – gf= میانگین میزان زمان سبز قبل از اینکه اولین خودرویی که به سمت چپ حرکت می کند به مسیر فرد برسد. s
3 – gu: میانگین میزان زمان بعد از رسیدن اولین خودرویی که به سمت چپ حرکت می کند که به وسیله خالی شدن ردیف مخالف، مانع نمی شود.
شکل 24.10 نیز رابطه میان این متغیرهای کلیدی را نشان می دهد. میزان gu به مقادیر نسبی gf و gq بستگی دارد:
که در آن: g= کل (زمان چراغ) سبز موثر برای این مرحله s
متغیرهای دیگر قبلاً تعریف شده اند.
با این گونه تعریف، gu نشان دهنده زمان واقعی (به ازای مرحله) است که حرکت های رو به چپ از طریق جریان مخالف اشباع نشده تصفیه می شوند.
نهایتاً، چرخش های رو به چپ می توانند در طول زمان از دست رفته خالی شدن به صورت خودروهای با حرکت «پنهان» صورت گیرند.
ساختار مدل پایه:
چرخش های رو به چپ مجاز با استفاده از روش IQA تحلیل می شوند. در فرایند انباشته سازی ردیف، فرد بایستی سرعت وصول و جدا شدن در طول هر قسمت از مرحله سبز (زمان چراغ سبز) را با استفاده از تعریف های قبلی از قسمت های بحرانی مرحله سبز تعیین کند. از این رو مدل برای حرکت های رو به چپ بایستی بررسی کند که چه نوعی از عملیات حرکت رو به چپ در زمان های مختلف درون یک مرحله سبز معین رخ می دهد.
فاصله 0
با شروع در آغاز زمان چراغ قرمز موثر، فرض کنید که ردیف برابر با صفر است. در طول زمان چراغ قرمز موثر، ردیف با سرعت Vr یعنی سرعت وصول بر چراغ قرمز شکل می گیرد. سرعت خروج برابر با صفر است.
فاصله 1:
gf. قبل از اینکه اولین خودرویی که به سمت چپ حرکت کند به مسیر فرد برسد، خودروهایی که به سمت چپ حرکت می کنند هیچ اثری بر عملیات مسیرسمت چپ ندارند. از این رو در طول این دوره، خودروها با سرعت Vg که سرعت رسیدن به چراغ سبز است می رسند و با سرعت جریان اشباع s خروج می کنند، که سرعت جریان اشباع برای مسیر بدون خودروهایی است که به سمت چپ حرکت می کنند. اگر یک مسیر حرکت به چپ ویژه وجود داشته باشد در این صورت gf=0 می باشد.
فاصله 2:
اگر اولین خودرویی که روی مسیر فرد به سمت چپ حرکت می کند قبل از خالی شدن ردیف مخالف برسد، خودرو بایستی منتظر بماند و مسیر چپ را در طول این فاصله مسدود می کند. زمانی که خودروهای با حرکت رو به چپ منتظر هستند، هیچ خودرویی نمی تواند در مسیر سمت چپ حرکت کند. از این رو سرعت جریان اشباع برابر با 0.00 می باشد. که در آن می باشد که این دوره زمانی وجود ندارد. در جایی که مسیر مخالف یک مسیر یک بانده است، برخی از حرکت های رو به چپ ممکن است در طول این دوره صورت گیرد. سرعت رسیدن برابر با Vg می باشد.
فاصله 3:
gu. این دوره ای است که در آن حرکت های رو به چپ از مسیر فرد، از طریق جریان مخالف اشباع نشده، تصفیه می شوند. در طول این دوره از زمان، سرعت جریان اشباع بایستی به وسیله ضریب اصلاح حرکت رو به چپ بین 0.00 و 1.00 تنظیم شود تا مقاومت جریان مخالف را بازتاب دهد. ضریب اصلاح برای این دوره، با F1 نشان داده می شود. سرعت وصول، Vg می باشد.
زمانی که مسیر مخالف دارای یک باند می باشد، وضعیت منحصربفردی برای خودروهای با حرکت به سمت چپ ایجاد می شود. خودروهایی که می خواهند رو به چپ حرکت کنند و درون ردیف منتظر مخالف قرار دارند، شکاف هایی در ردیف مخالف که در حال خالی شدن است، ایجاد می کنند.
فاصله 4:
خودروهای با حرکت پنهان: در طول پایان یا زمان از دست رفته ی خالی سازی (l2)، حرکت های رو به چپ می توانند به صورت خودروهای با حرکت پنهان حرکت کنند. تعداد این خودروها به نسبت حرکت های رو به چپ در گروه باند PL بستگی دارد. نرخ جریان اشباع در طول این دوره برابر با 3600*(1+PL)/l2 می باشد.
باند سمت چپ مشترک با مرحله بندی مجاز مطابق شکل 24.11 را در نظر بگیرید. زمانی که این مرحله به طور موثری قرمز می باشد، خودروها می رسند اما سرعت خروج برابر با صفر است و ردیف (به نقطه Qr) افزایش می یابد. زمانی که چراغ سبز آغاز می شود، ردیف شروع به حرکت می کند تا اینکه اولین خودروی با حرکت رو به چپ در gf می رسد و مسیر را مسدود می کند. این ردیف بعداً دوباره افزایش می یابد و هیچ خودرویی خروج نمی کند تا اینکه ردیف مخالف در زمان gq خالی شود. بعد از اینکه مسیر مخالف خالی شد، زمان چراغ سبز باقیمانده برابر با gu می باشد. در طول این زمان، مسیر فرد در نقطه Qp خالی می شود.
شکل 24.11 چندضلعی انباشتگی ردیف برای مسیر مشترک با حرکت های رو به چپ مجاز
خلاصه ی حرکت های رو به چپ مجاز:
HCM 2010 ضریب اصلاح حرکت رو به چپ برای حرکت های مجاز تولید نمی کند. اگر یک مورد واقعاً محاسبه شود، ممکن است یک ترکیب مبتنی بر سه دوره زمانی اساسی باشد که به صورت زیر شرح داده می شوند:
1 – در طول gf، زمان قبل از وصول اولین خودروی با حرکت به چپ، حرکت ها به چپ هیچ اثری بر تخلیه ندارند و ضریب اصلاح حرکت به چپ برابر با 1.00 است.
2 – در طول gdiff=gq-gf>0، دو وضعیت امکان پذیر است: اگر مسیر مخالف تنها یک باند داشته باشد در این صورت ضریب اصلاح حرکت به چپ برابر با F2 است. اگر دو یک چند باند بر روی مسیر مخالف وجود داشته باشد در این صورت این زمان کاملاً برای خودروهای با حرکت به چپ مسدود می شود و ضریب اصلاح حرکت به چپ برابر با 0 است.
3 – در طول gu، ضریب اصلاح حرکت به چپ برابر با F1 است.
از این رو ضریب اصلاح حرکت به چپ برای مسیرهای مخالف چندبانده به شکل زیر می باشد:
برای مسیرهای مخالف یک بانده، ضریب اصلاح به شکل زیر خواهد بود.
در قبل، خودروهای با حرکت پنهان به عنوان معیاری اضافی به معادلات 45-24 و 46-24 اضافه شده بودند. اگر فرض شود که هر چنین خودروی با حرکت موفقی 2 ثانیه به زمان چراغ سبز اضافه کند در این صورت معیار زیر را می توان به معادلات 45-24 یا 26-24 اضافه کرد تا آنها را حساب کرد:
که در آن gsn زمان چراغ سبز اضافه شده است که توسط خودروهای با حرکت پنهان بکار می رود. فرض می شود که همیشه حداقل یک خودروی با حرکت پنهان وجود دارد که می تواند در هر بار چراغ سبز، عبور کند. حداکثر تعدادی که می توانند این گونه عبور کنند دو خودرو می باشد. احتمال خودروی دوم در صف که یک خودروی با حرکت رو به چپ باشد، PL می باشد. معیار برای این خودروها را می توان به معادلات 45-24 و 46-24 اضافه کرد یا ممکن است به عنوان حداکثر زمان موثر برای fLT تلقی شود.
البته HCM 2010 هیچگاه ضریب اصلاح حرکت به چپ برای حرکت های مجاز تولید نمی کند.