مشخصات جریان ترافیک
دانشجو : ……………………………
سال …………
فهرست
1-مقدمه
2-انواع تسهیلات
3-پارامترهای جریان ترافیک
1-3-حجم و نرخ جریان
1-1-3-احجام روزانه
2-1-3-احجام ساعتی
3-1-3-احجام زیرساعتی و نرخ جریان
2-3-سرعت و زمان سفر
3-3-چگالی و اشغال
1-3-3-اشغال
4-3-سرفاصله مکانی و زمانی : پارامترهای میکروسکوپی
1-4-3-سرفاصله مکانی
2-4-3-سرفاصله زمانی
3-4-3-کاربرد اندازه گیری میکروسکوپی
4-روابط بین نرخ جریان ، سرعت و چگالی
جریانهای ترافیکی ناشی از رفتار متقابل خاص رانندگان و وسایل نقلیه با یکدیگر و عناصر فیزیکی جاده و محیط عمومی خود هستند. زیرا هر دو عامل رفتار رانندگان و مشخصات وسایل نقلیه مختلف هستند، خودروها در جریان ترافیک کاملاً از یک رفتار مشابه پیروی نمی کنند. بعلاوه، دو جریان ترافیکی هم در شرایط مشابه در یک راه عیناً به طور همسان رفتار نخواهد کرد، زیرا رفتار راننده بسته به مشخصات محلی و عادات رانندگی متفاوت است.
1-مقدمه
در ترافیک با یک عناصر تغییر پذیر سرو کار داریم. یک جریان ترافیکی در طول خیابان ها و بزرگراههایی با مشخصات تعریف شده براساس زمان و موقعیت متفاوت اند. بنابراین، بحرانی ترین دغدغه مهندسی ترافیک، برنامه ریزی و طراحی برای یک واسطه است که نه کاملاً قابل پیش بینی است که تحت تاثیر هم محدودیت های فیزیکی و هم مشخصات پیچیده رفتاری است.
این بخش بر تعریف و توصیف پارامترهایی متمرکز می شود که غالباً بیشترین کاربرد را بدین منظور و بر مشخصاتی که عموماً در جریان ترافیک دیده می شود دارد.
2-انواع تسهیلات
تسهیلات ترافیکی به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:
1-جریان غیر منقطع
2-جریان منقطع
تسهیلات جریان غیر منقطع هیچ وقفه خارجی در جریان ترافیک ندارند. جریان کاملاً غیرمنقطع اصولاً در آزاد راه ها، که هیچ تقاطع همسطح، چراغ راهنمایی، علائم توقف یا احتیاط یا دیگر وقفه های خارجی در خود جریان ترافیک نیست، وجود دارد. زیرا این امکانات از لحاظ دسترسی تحت کنترل کامل هستند، در آن ها هیچ تقاطع همسطح یا معابر یا هیچ نوع دسترسی مستقیمی به زمین های مجاور وجود ندارد. بنابراین مشخصات جریان ترافیک منحصراً بر تعامل بین وسایل نقلیه با خیابان و محیط بنا شده است.
باید یادآور شد که عبارت «جریان غیرمنقطع» به یک نوع تسهیلات اشاره می کند نه کیفیت عملکرد تسهیلات.
امکانات جریان منقطع آنهایی هستند که شامل وقفه های بیرونی ثابتی در طراحی و عملکردشان باشند. بیشتر و از لحاظ عملکردی مهمترین وقفه بیرونی، چراغ راهنمایی است.
چراغ راهنمایی متناوباً با آغاز و متوقف کردن یک جریان ترافیکی گروه هایی از وسایل نقلیه را که باعث رکود پیشرفت در امکانات میگردند، ایجاد می کنند. دیگر وقفه های ثابت شامل علائم توقف و احتیاط، تقاطعات همسطح بدون چراغ، معابر، پارک کردن های حاشیه ای و دیگر عملکردهای دسترسی به زمین است. در واقع تمام سطح خیابان ها و بزرگ های شهری، امکانات جریان منطقع هستند.
تفاوت اصلی بین امکانات جریان غیر منقطع و منقطع فشردگی زمان است. در امکانات غیرمنقطع، امکانات فیزیکی در هر زمان برای رانندگان و وسایل نقلیه قابل دسترسی است. در یک امکانات جریان منقطع، حرکت به صورت دوره ای با چراغ «قرمز» مسدود می گردد. بنابراین، جریان منطقع، پیچیده تر از جریان غیرمنطقع است.
3-پارامترهای جریان ترافیک
پارامترهای جریان ترافیک به دو قسمت کلی تقسیم می شوند. پارامترهای «ماکروسکوپیک» که جریان ترافیک را به طور سراسری توصیف می کنند، پارامترهای «میکروسکوپیک» که رفتار منحصر بفرد وسایل نقلیه را یا یک جفت وسیله نقلیه را در جریان ترافیک توصیف می کنند.
سه پارامتر اصلی ماکروسکوپیک که جریان ترافیک را توصیف می کنند عبارتند از:
حجم یا نرخ جریان
سرعت و
چگالی
پارامترهای میکروسکوپیک شامل:
سرعت هر کدام از وسایل نقلیه
سر فاصله زمانی و
سرفاصله مکان
1-3-حجم و نرخ جریان
حجم ترافیک به صورت تعداد وسایل نقلیه عبوری از یک نقطه از جاده یا یک خط یا جهت موردنظر از جاده، در طول مدت زمان مشخص تعریف می شود. واحد اندازه گیری حجم در واقع «وسیله نقلیه» است، اگر چه اغلب بصورت «وسیله نقلیه بر واحد زمان» بیان می شود. برای واحدهای زمان اغلب «روز» یا «ساعت» بکار می رود.
احجام روزانه برای بدست آوردن تقاضا در زمان و اهداف برنامه ریزی کلی بکار می روند. طراحی جزئیات و تصمیم گیری برای کنترل ها نیازمند اطلاع از احجام ساعتی در ساعات اوج روز است.
1-1-3-احجام روزانه
همانطورکه ملاحظه شد، احجام روزانه بعنوان ملاک تقاضای سالانه استفاده از جاده بکار می روند. پیش بینی های انجام شده براساس تقاضای مشاهده شده را می توان برای کمک به برنامه ریزی بهبود یا ایجاد امکانات جدید برای تطبیق افزایش تقاضا بکار برد.
4 پارامتر حجم روزانه وجود دارد که در مهندسی ترافیک کاربرد گسترده ای دارد:
ترافیک متوسط روزانه در سال (AADT) متوسط حجم 24 ساعته در مکانی مشخص در طول کل 365 روز سال یا تعداد وسایل نقلیه عبوری از یک نقطه در طول سال تقسیم بر 365 روز (366 روز در سال های کبیسه).
ترافیک متوسط روز کاری هفته در سال (AAWT) متوسط حجم 24 ساعته که در طول روزهای کاری هفته در کل 365 روز سال اتفاق می افتد، تعداد وسایل نقلیه عبوری از یک محل در روزهای کاری هفته در یک سال تقسیم بر تعداد روزهای کاری طول سال (معمولاً 260 روز)
ترافیک متوسط روزانه (ADT) متوسط حجم 24 ساعته در یک محل و دوره زمانی مشخص کوتاه تر از یک سال و یک کاربرد عادی آن اندازه گیری ترافیک متوسط روزانه برای هر ماه از سال است.
ترافیک متوسط روز کاری هفته (AWT) متوسط حجم 24 ساعته روزهای کاری هفته در یک محل و دوره زمانی مشخص کمتر از یکسال و یک کاربرد عادی آن اندازه گیری ترافیک متوسط روز کاری هفته برای هر ماه از سال است.
تمامی این احجام بر مبنای وسیله نقلیه بروز (veh/day) هستند. احجام روزانه عموماً براساس جهت یا خط عبور تفکیک نمی شوند بلکه مجموعی برای کل امکانات در محل طرح هستند.
جدول 5-1: تلفیقی از این احجام روزانه را بر حسب اطلاعات شمارش در یک محل نمونه در طول یکسال، نشان می دهد.
2-1-3-احجام ساعتی
هر چند احجام روزانه برای اهداف برنامه ریزی مفید است اما به تنها بمنظور طراحی و تحلیل عملکرد نمی تواند کاربرد داشته باشد. حجم آشکارا در 24 ساعت روز، همزمان با موقع ایجاد بیشترین جریان سفرهای روزانه صبح و عصر در «ساعات ازدحام» تغییر می کند. ساعتی از روز که دارای بیشترین بهره را برای مهندسین ترافیک جهت کاربرد در طراحی و تحلیل های عملکردی دارد. حجم ساعت اوج عموماً بصورت جهتی بیان می شود (یعنی هر جهت جریان بطور جداگانه شمارش می شود).
جاده ها و کنترل ها باید متناسب با سرویس دهی به حجم ترافیک ساعت اوج در جهت اوج جریان طراحی شوند. از اینرو ترافیک جاری در یک مسیر در هنگام اوج صبحگاهی به مسیر مقابل در هنگام اوج عصر گاهی منتقل می شود، هر دو طرف یک امکانات بایستی عموماً برای مطابقت با جریان جهت اوج در ساعت اوج، طراحی شده باشد. در جایی که اختلاف جهتی قابل ملاحظه باشد، مفهوم خطوط قابل نقض بعضی اوقات مفید است.
گاهی اوقات در طراحی، حجم ساعت اوج از پیش بینی AADT تخمین زده می شود. پیش بینی های ترافیکی اغلب به صورت AADT هایی براساس روزهای مستند و یا مدلهای پیش بینی انجام می شود. زیرا از پیش بینی احجام روزانه، نظیر AADT که پایدارتر از احجام ساعتی هستند، بصورت مطمئن تری می توان استفاده کرد. AADT ها به حجم ساعت اوج در جهت اوج جریان تبدیل می شود. این امر اشاره به «حجم جهتی ساعت طرح» (DDHV) دارد و با رابطه ی زیر بدست می آید: DDHV=AADT*K*D
K= نسبت ترافیک روزانه که در ساعت اوج رخ می دهد
D= نسبت ترافیک ساعت اوج عبوری در جهت اوج جریان است.
برای طراحی، ضریب K اغلب نسبت AADT ایجاد شده در طول سی امین ساعت اوج سال را بیان می کند. اگر 365 حجم ساعت اوج سال در محلی مشخص بصورت نزولی لیست گردد، ساعت اوج سی ام، سی امین ردیف بوده و بیانگر حجمی است که فقط 29 ساعت از سال از آن بیشتر بوده است.
ضرائب K و D براساس مشخصات محلی و منطقه ای در محلهای موجود تعیین می شود.اغلب ادارات راه استانها بطور مثال بر این مشخصات نظارت کرده و مقادیر مناسب جهت کاربرد در نواحی مختلف استان را منتشر می کنند.ضریب Kبا افزایش تراکم توسعه در نواحی تحت سرویس دهی امکانات کاهش می یابد . در نواحی متراکم ، در طول دوره های غیر اوج تقاضای زیادی وجود دارد . این بطور موثری نسبت ترافیک را در طول ساعت اوج روز کاهش می دهد.حجم تولید شده ناشی از توسعه نواحی متراکم عموماً بیشتر از حجم تولید شده ناشی از نواحی کم تراکم است.لذا باید بخاطر داشت بالا بودن نسبت ترافیک ایجاد شده در ساعت اوج بیانگر این نیست که حجم ساعت اوج زیاد است.
ضریب D وابسته به متغیرهای بیشتری بوده و تحت تاثیر تعدادی از ضرائب است. باز هم با افزایش تراکم توسعه، ضریب D به سوی کاهش می رود. با افزایش تراکم، احتمال تقاضای دو طرفه زیاد می شود. راه های شعاعی (یعنی آن ها که به جابه جایی های به سمت داخل و خارج مراکز شهرها یا دیگر نواحی فعال سرویس دهی می کنند)، دارای توزیع جهت قوی تری (مقدار D بیشتر) نسبت به مسیرهای پیرامونی (یعنی گذرنده از اطراف نواحی مرکزی کاری) هستند. جدول 2-5 محدوده ی عمومی تغییرات ضرائب K و D را نشان می دهد. این ها کاملاً گویا هستند، اطلاعات خاص در این مشخصات بایستی توسط ادارای راه محلی یا استانی در دسترس باشند یا بایستی قبل از کاربرد بصورت محلی کالیبره شوند.
محدوده ی عمومی برای ضرایب K و D
نمونه ای از یک راه غیر شهری را که دارای AADT پیش بینی شده معادل 30.000 وسیله نقلیه / ساعت است در نظر بگیرید. براساس جدول 2-5 چه محدوده ای از حجم ساعتی جهتی طرح می تواند در اینجا مورد توقع باشد؟ با استفاده از مقادیر جدول 2-5 برای یک راه غیر شهری، محدوده ی ضریب K از 0/15 تا 0/25 بوده و محدودی ضریب D بین 0/65 تا 0/8 میباشد. بنابراین محدوده ی احجام ساعتی جهتی طرح عبارتست از:
ساعت / وسیله نقلیه 2925=0/65 *0/15*30000= کم DDHV
ساعت / وسیله نقلیه 6000=0/8*0/25*30000 زیاد DDHV
محدوده ی مور انتظار DDHV وابسته به این معیارها، کاملاً باز است. بنابراین، تعیین مقادیر مناسب K و D برای امکانات در مساله جهت چنین پیش بینی بحرانی است.
3-1-3-احجام زیر ساعتی و نرخ جریان
هنگامی که احجام ساعتی ترافیک زمینه را برای چند روش تحلیل و طراحی تفکیکی تشکیل می دهد، تغییرات ترافیک در طول یک ساعت مشخص نیز نفع زیادی دارد. کیفیت جریات ترافیک اغلب در یک دوره ی کوتاه نوساناتی در تقاضای ترافیک دارد. یک امکانات ممکن است دارای ظرفیت کافی را برای سرویس دهی به تقاضای ساعت اوج داشته باشد اما پیک های کوتاه مدت جریان در طول ساعت ممکن است بیشتر از ظرفیت شده و یک جدایی جریان ایجاد نمایند.
احجام مشاهده شده در دوره های کمتر از یک ساعت عموماً بصورت نرخ های معادل جریان بیان می گردند. بعنوان مثال، 1000 وسیله نقلیه در فاصله 15 دقیقه شمارش شده می توان بصورت
1000 وسیله نقلیه = 4000 vph بیان شود
0/25 ساعت
نرخ جریان 4000 برای آن 15 دقیقه ای که 1000 وسیله نقلیه در آن مشاهده شده صحیح است. جدول 3-5 تفاوت بین حجمها و نرخهای جریان را نشان می دهد.
تشریح احجام و نرخ های جریان جدول 5-3:
حجم ساعتی کامل، حاصل جمع 4 حجم 15 دقیقه ای مشاهده شده یا 4200 وسیله نقلیه / ساعت است. نرخ جریان در فاصله ی هر 15 دقیقه، حجم مشاهده در این فاصله تقسیم بر 0/25 ساعتی است که در آن مشاهده صورت گرفته در بدترین دوره ی زمانی 5:30 تا 5:45 بعد از ظهر، نرخ جریان 4800 است. این نرخ جریان است نه حجم آن. حجم حقیقی این ساعت تنها 4200 vph است.
وضعیتی را در نظر بگیرید که ظرفیت آن موقعیت در مساله دقیقاً 4200 vph باشد. در حالیکه این برای پاسخگوئی تقاضا در یک ساعت کامل نشان داده شده در جدول 3-5 کافی است، نرخ جریان تقاضا در طول دو دوره 15 دقیقه ای نشان داده شده (5:15 تا 5:30 بعد از ظهر و 5:30 تا 5:45 بعد از ظهر) بیشتر از ظرفیت است. مشکل در اینجاست که در حالیکه تقاضا در طول یک ساعت مشخص می تواند متغییر باشد، ظرفیت ثابت است. در هر دوره 15 دقیقه ای ظرفیت معادل 4200/4 یا 1050 وسیله نقلیه است. بنابراین، در ساعت اوج نشان داده شده، در دوره ی نیم ساعته بین 5:15 و 5:45 بعد از ظهر که تقاضا از ظرفیت تجاوز می کند، صف تشکیل خواهد شد. بعلاوه، هنگامیکه در دوره ی 15 دقیقه اول (5:00 تا 5:15 بعد از ظهر) که تقاضا از ظرفیت کمتر است، ظرفیت استفاده نشده نمی تواند در دوره ی بعدی مورد استفاده قرار گیرد..
تحلیل صف برای داده های جدول 5-3
هر چند ظرفیت این قطعه در کل ساعت مساوی با حجم تقاضای ساعت اوج است، در انتهای ساعت، صفی بطول 50 وسیله نقلیه که سرویس دهی نشده اند باقی می ماند. در حالیکه این مثال نشان می دهد که یک صف در سه دوره 15 دقیقه در ساعت اوج وجود دارد، پویایی تخلیه صف ممکن است برای فواصل طولانی تری تاثیرات منفی ترافیکی را در پی داشته باشد.
رابطه بین حجم ساعتی و بیشترین نرخ جریان در طول ساعت، «ضریب ساعت اوج» تعریف شده و عبارت است از:
برای دوره طراحی استاندارد 15 دقیقه ای، عبارتست از
که در آن: V = حجم ساعتی (وسیله نقلیه)، 15 دقیقه V = بیشترین حجم 15 دقیقه ای در طول ساعت (وسیله نقلیه) و PHF = ضریب ساعت اوج. برای اطلاعات مثال در جدول 3-5 و 4-5 عبارتست از:
بیشترین مقدار ممکن برای PHF، 1 است، که زمانی اتفاق می افتد که حجم در در هر فاصله ثابت باشد. هر دوره ی 15 دقیقه ای باید حجمی دقیقاً برابر یک چهارم حجم کل ساعت داشته باشد. این بیانگر شرایطی است که در آن واقعاً در طول یک ساعت تغییراتی در جریان نداشته باشیم. کمترین مقدار هنگامی ایجاد می شود که تمام حجم ساعتی در طول یک 15 دقیقه ایجاد گردد. در این حالت PHF، 0/25 می گردد و بیانگر حالت بیشترین تغییرات حجم در طول ساعت است. در عمل عموماً PHF بین کمتراز 0/7 برای مناطق غیرشهری و کم توسعه یافته تا 0/98 در مناطق تراکم شهری متغییر است.
ضریب ساعت اوج توصیفی از الگوهای تولید سفر بوده و ممکن است برای یک منطقه یا قسمتی از سیستم یک خیابان یا جاده اعمال گردد. وقتی مقدارش مشخص باشد، می تواند برای تخمین بیشترین نرخ جریان در طول یک ساعت براساس حجم یک ساعت کامل بکار رود:
که در آن:
v= بیشترین نرخ جریان در طول ساعت،
و V حجم ساعتی
و PHF= ضریب ساعت اوج است.
2-3-سرعت و زمان سفر
سرعت دومین پارامتر ماکروسکوپی است که وضعیت جریان ترافیک را توصیف می کند. سرعت بصورت نرخ حرکت در مسافت در زمان واحد تعریف می شود. زمان سفر، زمان لازم برای پیمودن مقطعی مشخص از راه است. سرعت و زمان سفر با هم رابطه معکوس دارند. S=d/t که در آن =S سرعت، کیلومتر / سرعت یا متر / ثانیه. =d فاصله ی طی شده، کیلومتر یا متر و =t زمان پیمودن فاصله ی d، ساعت یا ثانیه.
در یک جریان زمان ترافیک، هر وسیله نقلیه با سرعتی مختلف حرکت می کند. لذا، جریان ترافیک دارای یک مقدار مشخص نیست اما ترجیحاً توزیعی از سرعت های منحصر بفرد است. جریان ترافیک که همه را در بر می گیرد با استفاده از میانگین یا نوع سرعت قابل توصیف است.
دو روش برای محاسبه سرعت متوسط برای یک جریان ترافیکی وجود دارد:
سرعت متوسط زمانی (TMS). سرعت متوسط تمام وسایل نقلیه عبوری از نقطه ای از جاده یا خط عبوری در طول یک دوره زمانی مشخص.
سرعت متوسط مکانی (SMS) سرعت متوسط تمام وسیله نقلیه ای که مقطعی از جاده یا خط عبوری از اشغال کرده اند در طول یک دوره زمانی مشخص.
هر دو سرعت متوسط زمانی و مکانی از طریق تکثیری زمان های سفر اندازه گیری شده در طول فاصله ای مشخص با استفاده از روابط ذیل قابل محاسبه اند:
=TMS سرعت متوسط زمانی، متر / ثانیه، =SMS سرعت متوسط مکانی، متر/ ثانیه، =D فاصله پیموده شده، متر، =n تعداد وسایل نقله مشاهده شده، =ti زمانی لازم برای عبور وسیله نقلیه iام از مقطع، ثانیه.
TMS با یافتن سرعت هر وسیله نقلیه و یک میانگین گیری ساده از نتایج می گردد. SMS با یافتن زمان متوسط سفر برای پیمودن مقطع توسط یک وسیله نقلیه و با استفاده از زمان متوسط سفر محاسبه می گردد.جدود 5-5 یک مساله ساده را در محاسبه سرعت متوسط زمانی و مکانی نشان می دهد.
جدول 5-5 تشریح محاسبه ی TMSو SMS
3-3-چگالی و اشغال
چگالی، سومین مقیاس اصلی از مشخصات جریان ترافیک که بصورت «تعداد وسایل نقلیه عبوری از طولی مشخصی از جاده یا خط عبوری» تعریف شده، عموماً براساس تعداد وسایل نقلیه در هر کیلومتر یا تعداد وسایل نقلیه وسایل نقلیه در هر کیلومتر از خط عبور بیان می گردد.
اندازه گیری مستقیم چگالی، بواسطه اینکه یک نقطه مساعد مرتفع برای مشاهده کل مقطع جاده تحت مطالعه لازم است، دشوار است. چگالی اغلب با اندازه گیری های سرعت و نرخ جریان محاسبه می گردد.
به هرحال چگالی شاید بین سه پارامتر اصلی جریان ترافیک مهم ترین پارامتر باشد، زیرا مقیاسی است که بیشترین ارتباط مستقیم را به تقاضای ترافیک دارد. ترافیک از کاربری های مختلف زمین که تعداد از وسایل نقلیه را به فاصله ی محدودی از جاده وارد می کنند، تشکیل گردیده است. رانندگان سرعتی را انتخاب می کنند که بر میزان نزدیکی با دیگر وسایل نقلیه استوار است. با ترکیب سرعت و چگالی، نرخ جریان مشاهده شده بدست می آید.
همچنین، چگالی مقیاس مهمی برای کیفیت جریان ترافیک است زیرا مقیاسی از نزدیکی وسایل نقلیه به یکدیگر، ضریبی موثر بر میزان آزادی و مانور حرکت و آرامش روانی رانندگان است.
1-3-3-اشغال
در حالیکه اندازه گیری مستقیم چگالی دشوار است، شناسگرهای پیشرفته می تواند اشغال را که پارامتری مرتبط است اندازه گیری نمایند. اشغال به صورت نسبت زمانی است که شناسگر در یک دوره زمانی مشخص توسط وسیله نقلیه ای «اشغال» یا پوشیده شده، تعریف می شود.
در شکل 2-5، Lv طول متوسط یک وسیله نقلیه (به متر) است، Ld نیز طول شناسگر است (که عموماً یک حلقه ی شناسگر مغناطیسی است).
اگر «اشغال» یک شناسگر موردنظر “O” باشد، چگالی بصورت ذیل قابل محاسبه است:
4-3-سرفاصله ی مکانی و زمانی: پارامترهای میکروسکوپی
در حالیکه جریان، سرعت و چگالی بیانگر اوصاف ماکروسکوپی تمام جریان ترافیکی هستند، می توانند به پارامترهای میکروسکوپی که بصورت فردی خودروهای موجود در جریان ترافیک یا یک زوج خودروی مشخص در جریان ترافیک را توصیف می کند، مرتبط با شند.
1-4-3-سرفاصله مکانی
سرفاصله مکانی که بصورت فاصله بین وسایل نقلیه متوالی در یک خط ترافیک تعریف می شود، از طریق چندین نقطه متعارف بر وسایل نقطه نظیر سپر جلو یا چرخ های جلو، اندازه گیری می شود. فاصله ی مکانی در یک خط ترافیکی می تواند مستقیماً به چگالی خط وابسته باشد:
که در آن:
=D چگالی ، =dd فاصله بین وسایل نقلیه در یک خط، متر.
2-4-3-سرفاصله زمانی
سرفاصله زمانی که بصورت فاصله زمانی بین وسایل نقلیه متوالی که از نقطه ای در طول خط عبور می گذرند، تعریف می شود نیز از بین نقاط متعارف بر وسایل نقلیه اندازه گیری می شود. سرفاصله زمانی متوسط در یک خط مستقیماً به نرخ جریان مرتبط است:
که در آن:
V= نرخ جریان خط عبور/ ساعت /وسیله نقلیه و ha= سرفاصله زمانی متوسط در خط عبور، ثانیه.
3-4-3-کاربرد اندازه گیری میکروسکوپی
اندازه گیری های میکروسکوپی برای بسیاری از اهداف تحلیلی سودمند هستند. چون یک سر فاصله ی مکانی و یا زمانی قابل تعیین برای هر جفت از وسایل نقلیه است، مقدار اطلاعاتی که می توان در یک دوره ی کوتاه زمانی جمع آوری گردد نسبتاً زیاد است.
همچنین کاربرد اندازه گیری های میکروسکوپی اجازه می دهد تا انواع مختلف وسایل نقلیه در جریان ترافیک مجزا گردند.
همچنین سرعت متوسط از اندازه گیری های سر فاصله زمانی و مکانی قابل محاسبه است به اینصورت قابل محاسبه است:
که در آن:
=S سرعت متوسط ، ، = da سر فاصله مکانی متوسط، متر =ha سرفاصله متوسط زمانی، ثانیه.
1.47
4-روابط بین نرخ جریان، سرعت و چگالی
سه مقیاس ماکروسکوپی از وضعی یک جریان ترافیکی مشخص – جریان، سرعت و چگالی – به صورت زیر رابطه دارند،
V=S*D که در آن: V= نرخ جریان،=S سرعت متوسط مکانی، و =D چگالی(5-11)
سرعت متوسط مکانی و چگالی مقیاسهایی هستتند که به قطعه ای مشخص از یک خط عبوری یا جاده اشاره دارند در حالیکه نرخ جریان یک مقیاس نقطه ای است.
رابطه 11-5 اشاره به این دارد که برای یک نرخ جریان مشخص (V) با تعداد نامحدودی از زوج های سرعت (S) و چگالی (D) به نتیجه یکسانی می توان رسید.
شکل درست و درجه بندی این روابط به شرایط حاکمی وابسته است که از محلی به محل دیگر و زمانی به زمان دیگر در یک محل متغییر است باید توجه کرد که نرخ جریان در دو شرایط مختلف روی می دهد. زمانی که هیچ وسیله نقلیه ای در جاده نباشد، چگالی (0 Veh/h) است و هیچ وسیله نقلیه عبوری از یک نقطه مشاهده نمی شود. در اینجاست، سرعت قابل اندازه گیری نیست و به «سرعت جریان آزاد» رجوع می شود که مقداری تئوری است بصورت بسطی ریاضی از رابطه بین سرعت و جریان (یا سرعت و چگالی) در شرایط عملی، سرعت جریان آزاد می تواند سرعتی باشد که یک وسیله نقلیه منفرد هنگامیکه هیچ وسیله نقلیه دیگری در مسیر وجود ندارد به آن دست می یابد و یک راننده حتی المقدور با سرعتی ناشی از وضعیت هندسی جاده و محیط اطراف خود می تواند رانندگی کند.
همچنین جریان 0 Veh/hهنگامیکه آنقدر وسیله نقلیه در مسیر باشد که تمام حرکات متوقف شود نیز رخ می دهد. این در چگالی بسیار بالایی رخ می دهد که «چگالی اشباع» نامیده شده و هیچ جریانی مشاهده نمی گردد چون با توجه به توقف وسایل نقلیه هیچ خودروی از یک نقطه عبور نمی کند تا شمارش گردد.
بین این دو نقطه حدی در رابطه ها، یک وضعیت اوج وجود دارد. اوج منحنی های جریان – سرعت و جریان – چگالی بیشترین نرخ جریان یا « ظرفیت » راه است. مقدار آن نیز مثل دیگر موارد در این روابط بستگی به شرایط ویژه زمانی و مکانی حاکم بر اندازه درجه بندی ها داردالبته، بهره برداری در ظرفیت بسیار ناپایدار است. در ظرفیت که هیچ فاصله قابل استفاده ای در جریان ترافیکی نباشد، آشفتگی ناچیزی در اثر یک ورود یا تغییر خط وسیله نقلیه ایجاد میشود، با ترمز گرفتن ساده یک راننده باعث زنجیره ای از عکس العمل ها می گردد که نمی توان آن را آرام کرد. آشفتگی به بالا دست منتشر شده و تا وقتی ادامه می یابد که فاصله کافی در جریان ترافیک اجازه پراکنده شدن موثر رویداد را بدهد.
قسمت خط چین منحنی بیانگر جریان ناپایدار یا تحمیلی است. این قسمت بیانگر جریان در صفی است که در پشت یک محل گسیختگی تشکیل شده است. یک گسیختگی در هر نقطه ای که جریان ورودی از ظرفیت پایین دست تسهیلات تجاوز کند، رخ خواهد داد. نقاط معمول برای اغلب گسیختگی ها رمپ های ورودی در آزاد راه های را شامل می شوند اما تصادفات و حوادث نیز عموماً کمتر قابل پیشگویی در ایجاد صفها هستند. قسمتی از نمودار که با خط پر نشان داده شده بیانگر جریان پایدار است (یعنی جریان ها ترافیکی جاری قابل بقا در یک دوره زمانی)
برای ظرفیت جریان هر نرخ جریان در دو شرایط می تواند وجود داشته باشد:
وضعیتی با سرعت نسبتاً بالا و چگالی پائین (در روابط بخش پایدار جریان)
وضعیتی با سرعت نسبتاً پائین و چگالی بالا (در روابط بخش ناپایدار جریان)
واضح است که مهندسان ترافیک ترجیح خواهند داد که تمام تسهیلات در قسمت کارکرد پایدار منحنی ها باقی بمانند.
بدلیل آنکه یک حجم یا نرخ جریان مشخص می تواند تحت دو وضعیت بسیار متفاوت از شرایط عملکردی رخ دهد، این متغیرها نه می تواند کاملاً شرایط جریان را توصیف کنند و نه می توان از آنها به عنوان مقیاس هایی از کیفیت جریان ترافیک استفاده کرد. البته مقادیر سرعت و یا چگالی باید نقاط منحصر به فردی را در هر رابطه از شکل 4-5 تعریف کنند و هر دو جنبه هایی از کیفیت را توصیف می کنند که برای رانندگان و عابرین پیاده قابل درک است.
پایان