Universitatea Tehnica Gh. Asachi, IasiFacultatea de MecanicaCatedra de Motoare i Autovehicule Rutiere

Lucrare de disertatie

Studiu de circulatie

Coordonator stiintific:sef lucrari dr. Ing. Damian Ioan

Absolvent: Claudia Pruneanu

Iasi2011Studiu de circulatieSemaforizarea unei intersectii nedirijate

Introducere

Parcul de autovehicule a cunoscut o cretere n fiecare stat, dar odat cu el a crescut i longevitatea, deci s-au mrit numrul de oferi considerai generic de vrsta a III-a. Evident, pe msura naintrii n vrst se atenueaz firesc i unele potene umane i de aceea s-a emis ideea limitrii vrstei maxime de deinere a permisului de conducere sau s-a propus limitarea vitezei n funcie de vrst. Experiena acumulat i ultimele studii ntreprinse au scos n eviden c aprecierea dreptului de a conduce numai n funcie de criteriul vrstei nu corespunde realitii ntruct comportamentul la volan este determinat n mai mic msur de vrst, comparativ cu personalitatea, starea nervoas i echilibrul ntregului organism uman. La vrsta de peste 70 ani, rapiditatea n gndire, mobilitatea, percepia pericolelor sunt compensate de experien n conducere, de pruden, de toleran fa de ceilali participani la trafic,Avand in vederea cresterea semnificativa a parcului auto,circulatia vehiculelor in orase,devine,din ce in ce mai greoaie,fiind necesar un foarte bun plan pus la punct,pentru semaforizarea strazilor si intersectiilor.In cele ce urmeaza,am prezentat un astfel de exemplul,de calcul,al unei intersectii,prevazuta cu un punct comercial.Acest calcul necesita parcurgerea mai multor etape successive,dupa cum o sa se vada in continutul proiectului.

Capitolul 1-Echivalarea vehiculelor pentru determinarea capacitatii de circulatie Modul de echivalare a vehiculelor fizice in vehicule etalon, precum si calculul intensitatii orare a traficului sunt necesare la :-determinarea intensitatii traficului actual si de perspectiva,precum si examinarea dinamicii evolutiei in timp a circulatiei rutiere;-determinarea gradului de motorizare echivalent pentru ansamblul vehiculelor rutiere din localitati ;-incadrarea drumurilor publice in clase tehnice in functie de intensitatea circulatiei ;-efectuarea calculelor de capacitate de circulatie a drumului , precum si stabilirea numarului necesar de benzi de circulatie ale partii carosabile ;-proiectarea lucrarilor de drumuri , a intersectiilor , la acelasi nivel si la nivele diferite , a trecerilor si refugiilor pentru pietoni , a programului de functionare al semafoarelor ;-prevederea spatiilor necesare pentru dotari rutiere cum sunt : parcaje , platforme de stationare , statii de intretinere auto etc. ;Echivalarea traficului rutier se efectueaza in cadrul studiilor de circulatie pentru sistematizarea retelei de drumuri , precum si in cadrul proiectelor de investitii pentru drumuri , inclusive strazi . Prevederile standardului STAS 7348-86 cu referire la echivalarea vehiculelor pentru determinarea capacitatii de circulatie , se aplica la toate categoriile si clasele tehnice de drumuri si strazi , stabilite in comformitate cu reglementarile legale in vigoare.Prevederile aceluiasi standard nu se aplica la echivalarea vehiculelor pentru dimensionarea grosimii structurii sistemelor rutiere.Coeficientul de echivalare reprezinta raportul dintre ocuparea dinamica a suprafetei carosabile a drumului de catre vehiculul fizic in corelare cu gradul sau de mobilitate comparative cu vehiculul etalon care este autoturismul notat cu Vt.Intensitatea orara de calcul a drumului reprezinta numarul de vehicule etalon care circula intr-un sens , respective in ambele sensuri , intr-o ora conventionala de varf si care in decursul unui an poate fi depasit intr-un numar limitat de ore .

1.1 Echivalarea vehiculelor

Coeficientii pentru echivalarea vehiculelor fizice in vehicule etalon Vt ,cand drumurile (inclusive strazile) sunt in palier sau au declivitati mai mici sau egale cu 2% , sunt comform tabelului 1 .

Tabel 1Nr.crt.Categoria sau tipul de vehicule fiziceCoeficientul de echivalare in vehicule etalon (Vt)

Pe drumuri in afara localitatiiPe strazi in localitati

1Bicicleta , motocicleta , scuter , motoreta , tricicleta0,50,5

2Autoturism cu sau fara remorca , motocicleta cu atas1,01,0

3Microbus , autofurgoneta , autocamioneta cu sarcina utila pana la 15 kN , cu sau fara remorca1,01,2

4Autocamion cu sarcina utila de 1550 kN , tractor , vehicul special (agricol , utilaj de constructii etc.)2,03,0

5Autocamion cu sarcina utila peste 50 kN , autobuz2,53,5

6Autotractor cu sa si semiremorca tractor sau remorcher cu trailer3,54

7Vehicul agabaritic-8

8Remorca la autocamion si la tractor1,51,5

9Tramvai motor , troleibuz-4,5

10Remorca tractata ,sau articulata , la vehicule cu transport in comun-2

Coeficientii de echivalare pentru autovehicule grele si de transport in comun , in cazul strazilor cu declivitati mai mari de 2% , sunt comform tabelului 2Tabel 2Nr.crtCategoria sau tipul de vehicule fiziceDeclivitate , %

3456 si peste

Coeficientii de echivalare

1Autocamion cu sarcina utila peste 50 kN , autobuz46810

2Autotractor cu sa si semiremorca tractor sau remorcher cu trailer571015

3Vehicul agabaritic10121525

4Remorca la autocamion si la tractor2345

5Tramvai motor , troleibuz61015-

6Remorca tractata ,sau articulata , la vehicule cu transport in comun345-

Calculul de echivalare a vehiculelor fizice in vehicule etalon Vt se face cu relatia: in care:N = intensitatea traficului exprimata in vehicule etalon (Vt) , in unitatea de timp , ora sau zi ;Ni = numarul de vehicule fizice de categoria i , in unitatea de timp ,ora sau zi ;Ci = coeficientul de echivalare pentru categoria i de vehicule fizice .

1.2 Intensitatea orara de calcul a drumurilor

Intensitatea orara de calcul se exprima prin numarul echivalent de vehicule etalon Vt/ora, si constituie parametrul principal pentru dimensionarea lucrarilor de drumuri. Aceasta reprezinta, de regula , traficul prognozat pentru o etapa de 15 ani ,sau pentru o prima etapa intermediara (de exemplu 5 ani) pornind de la intensitatea traficului existent.Inregistrarile traficului existent se efectueaza comform reglementarilor legale in vigoare , fie in mod permanent cu aparate automate de inregistrare (contori) fie in perioade semnificative de timp (de exemplu 6 16 ore/zi) prin recensaminte de circulatie generale sau partiale , folosind mijloace manuale sau automate de inregistrare.Caracteristicile traficului existent folosite la determinarea intensitatii orare de calcul se exprima , dupa caz , prin :- curba de variatie orara a traficului zilnic echivalent , inregistrat in mod permanent (Vt in 24 ore) sau numai pentru esantioane semnificative de timp (respective 6.16 ore /zi) , exemplificata ca in fig.1:

Fig 1

diagrama de variatie zilnica , respective saptamanala si lunara a traficului echivalent inregistrat in decursul anului , exemplificata in fig. 2:

Fig. 2-curba de variatie orara a traficului annual echivalent N , inregistrat permanent in 8700 ore/an si clasat in ordine descrescatoare a numarului de vehicule etalon Vt/h , exemplificata in fig. 3:

Intensitatea orara de calcul pentru strazi se poate stabili in cadrul studiilor de circulatie din localitati si prin procedee analitice considerandu-se perioadele (momentele) caracteristice de varf ale circulatiei , care se repeta (zilnic , saptamanal etc.) asa cum sunt : deplasarile pentru munca , transporturile tehnologice , deplasarile pentru aprovizionare si pentru relatii social-culturale sau deplasarile de sfarsit de saptamana si in zilele de odihna si sarbatoare.Pentru circulatia urbana intensitatea traficului in ora de varf se determina prin :-insumarea intensitatilor maxime din doua jumatati de ora successive care dau maximul orar al zilei ;-insumarea intensitatilor maxime din patru sferturi de ora successive care dau maximul orar al zilei , in cazul intersectiilor.

Capitolul 2- Calculul capacitaii de circulatie a strazilorIn standardul STAS 10144/5-89 este prezentat calculul capacitatii de circulatie a strazilor, in functie de caracteristicile traficului si de conditiile urbanistice , pentru desfasurarea fluenta si in siguranta a circulatiei.Caracterul capacitatii de circulatie a strazilor se efectueaza pentru preluarea fluxurilor de vehicule a caror intensitate orara de calcul se stabileste comform STAS 7348-86. Capacitatea de circulatie , respective numarul maxim de vehicule care se pot deplasa intr-o ora, in mod fluent si in conditii de siguranta a circulatiei, depinde de urmatorii factori :Caracterul circulatiei:-flux discontinuu (intermittent sau pulsatoriu) cu opriri la intersectii ;-flux continuu, fara opriri la intersectii cand acestea sunt denivelate sau dirijarea traficului se face in sistem coordonat (unda verde)Caracteristicile traficului :-intensitatea si fregventa sosirilor de vehicule ;-viteza medie de circulatie;-componenta traficului pe categorii de vehicule , inclusive caracteristicile lor constructive si dinamice.Structura retelei principale de strazi:-elementele geometrice ale strazilor ;-distantele intre intersectii si treceri intermediare pentru pietoni , amenajarea si echiparea acestora.Caracteristica suprafetei de rulare:-planeitatea;-rugozitatea;Organizarea circulatiei:-reglementarea acceselor si a stationarilor;-sistemele de semnalizare si echipare tehnica.Caracteristicile psihologice si fiziologice ale conducatorilor de vehicule:-timpul de perceptie reactie;-timpul limita de asteptare la intersectii.Calculul capacitatii de circulatie in sectiunea curenta a strazii se coreleaza cu calculul capacitatii de circulatie la intersectii in vederea asigurarii fluentei circulatiei pe reteau de strazi aferenta.

2.1 Principii, parametrii si calculul capacitatii de circulatie

Determinarea intensitatii maxime a traficului viitor probabil se efectueaza in cadrul studiilor de circulatie tinand seama de prognoza cresterii circulatiei pentru o perioada de minim 15 ani.Capacitatea de circulatie depinde de :-viteza de circulatie ;-componenta traficului (vehicule cu viteze de circulatie A

Fig.2 Vehicule echivalente / h , in sensul B->A

Fig. 3 Nr. total de vehicule echivalente / h. pentru sensul B-> A

Fig. 4 Curba de variatie orara a traficului pentrul sensul B-A

Figura 5- Vehicule fizice / h , in sensul A-B

Figura 6- Vehicule echivalente / h , in sensul A-B

Figura 7- Nr. total de vehicule echivalente / h. pentru sensul A-B

Figura 8-Curba de variatie orara a traficului pentrul sensul A-B

Fluenta:

VitezaFluenta

100.17

200.33

300.50

400.67

500.83

Pentrul sensul de circulatie B-A,avem urmatoarele valori

VitezaInterspatiul de succesiune

1013.88

2027.77

3041.66

4055.55

5069.44

6083.33

Sensul de circulatie A-B

VitezaInterspatiul de succesiune

109.33

2018.67

3028.00

4037.33

5046.67

6056.00

Intervalul minim de succesiune:

VitezaInterspatiul minim de succesiune

108.76

2014.48

3022.15

4031.79

5043.39

6056.95

Densitatea traficului:Viteza

Densitatea traficului

10107.14

2053.57

3035.71

4026.79

5021.43

6017.86

Capacitatea de circulatie pentru flux continuu:Viteza

Flux continuu Nc

101142

201382

301355

401259

501153

601054

Trafic curentTrafic lent

f=0.4f=0.35

S=5 mS=15 m

t=1 st=2 s

Matricea de trafic

Pentru sensul cel mai solicitat avem: 781.2 vehicule etalon/h (trafic curent) , si 401 vehicule etalon/h (trafic lent), insemnand 33% trafic lent , si 67% trafic curent.Calculul matricii:Pentru viteza traficului lent=35 km/h , viteza traficului curent=60 km/h [ celula din matrice care are valoarea scrisa cu rosu si ingrosata ).In matrice , am trecut valoarea calculata,rotunjita superior.

Din STAS, pentru v=20 km/h , capacitatea de circulatie pentru o banda cand fluxul este continuu , este de 550 V/h , iar pentru v=30 km/h , este de 1050 V/h.Intrucat valorile intermediare ale capacitatii se obtin prin interpolare liniara, rezulta ca pentru v=25 km/h , capacitatea de ciculatie este de 800V/h.800*1.4=1120, deci din table se observa ca este depasita valoarea de 1.4 ori mai mare decat valoarea capacitatii de circulatie pentru o banda.

Capacitatea de circulatie pentru flux discontinuu A-B:VitezaFlux discontinuu N

K

101016.970.83

20828.760.56

30532.170.37

40335.050.25

50217.520.17

60146.930.13

Numarul de benzi de circulatie n,pentru sensul de mers cel mai solicitat al strazii,se determina cu relatia:

In care:Pi-intensitatea orara a traficului pentru viteza de circulatie curenta sau lenta,exprimata in vehicule pe ora, N-capacitatea de circulatie discontinuua a unei benzi de circulatie(sau discontinua ) -termen care tine seama de frecventa mijloacelor de transport in comun pe pneuri exprimata in vehicule pe ora si sens. -termen care tine seama de existenta unor rampe mari cand traficul are in componenta peste 10% vehicule cu sarcina utila.Avem urmatoarele rezultate: ==0,c=1.

Kn discn continnv

0.811.321.60-10

0.531.281.31-20

0.340.692.0130

0.230.722.0440

0.160.762.0850

0.120.802.1260

Rezulta latimea partii carosabile: 4x3.5 m=14 .Viteza de circulatie ,in perioada incarcarii de varf,pe benzile centrale este:v=30-40 km/h pe banda 2 si 10 km/h pe banda 1.

Calculul ciclului de semaforizare:

Numarul de faze F = 4Intervalul de succesiune la demaraj este e = 2,1 [s] datorita fluxurilor foarte intense din aceasta zona ;

Timpii de galben dupa verde : [s]

Timpii de galben dupa rosu : [s]

Se adopta o durata initiala a ciclului [s] conform STAS 10144/6-89 ceea ce reprezinta un numar de cicluri / ora.

Timpii de verde se calculeaza cu relatia : Unde a = 4 [s] si reprezinta timpul de perceptie-reactie a conducatorului auto, inclusiv timpul de intrare a primului vehicul ;n reprezinta numarul de vehicule care trebuie sa intre in intersectie pe durata semnalului verde.

Calculul timpului de verde se efectueaza pentru cel mai solicitat sens de circulatie. Pe diagrama se observa ca pe accesul, avem cel mai mare numar de vehicule (1069 Vt/h). Pe acest sens sunt disponibile 2 benzi de circulatie ceea ce inseamna ca intensitatea este de

Pe un ciclu de semaforizare vor trece pe cel mai solicitat sens de circulatie un numar =14

Timpul de verde pentru acest sens de circulatie va fi : [s]La fel se procedeaza si pentru calculul timpilor de semaforizare ale celorlalte sensuri de circulatie, tinand cont de numarul de benzi pentru fiecare sens : AccesDirectiaNr. Benzi

inainte2

1dreapta1

stanga1

inainte1

2dreapta1

stanga1

inainte2

3dreapta1

stanga1

inainte1

4dreapta1

stanga1

Dupa calculul timpilor, pentru fiecare faza se fac concordari intre semafoare pentru ca acestea sa functioneze intr-un regim concomitent.

Numarul de vehicule care sosesc pe o banda intr-o ora Nm, numarul de vehicule care trebuie sa intre in intersectie pe durata ciclului,n, timpii de verde si timpii de rosu sunt comform tabelului de mai jos: Timpi de semaforizare - 4 Faze

AccesSensSemaforNt [Vt/h]n [Vt/ciclu]Tv [s]Tr [s]

inainte V11069273060

1dreapta V225071674

stanga V35021872

inainte V4301684

2dreapta V55021872

stanga V62011674

inainte V7923243060

3dreapta V85021674

stanga V930081872

inainte V10502684

4dreapta V1130081872

stanga V1225071674

Timpi necesari eliberarii intersectiei

intre fazele de semaforizare

Intre fazele Tgv [s] Tgr [s]

I - II53

II - III53

III - IV53

IV - I53

Durata totala a ciclului [s]90

Concluzii finale:In urma incercarii mai multor variante de calcul in programul mentionat mai sus, impartind in mai multe moduri numarul de benzi pentru fiecare sens de circulatie, se poate obtine pentru prima varianta de semaforizare o varianta optima avand o durata totala a ciclului de 90 secunde.Ciclul de semaforizare l-am impartit in 4 faze de semaforizare conform figurii date.Pentru Faza 1: timpul de verde pentru autovehicule este de 30 s,accesul facandu-se pe directia 1-3 , pentru Faza 2, timpul de verde pentru autovehicule este de 18 s,accesul facandu-se pe directiile 1-2,si 3-Supermarket, pentru Faza 3,timpul de verde este de 6 s,accesul facandu-se pe directia 2-Supermarket,pentru Faza 4,timpul de verde este de 16 s,accesul facandu-se pe directiile 1-SuperMarket si 2-3.Fazele de semaforizare au fost alese astefel incat traiectoriile autovehiculelor aflate in intersectie sa nu se intersecteze.Pentru pietoni,deoarece in Faza 3,timpul de verde este de 6 s , si ar fi insuficient pentru traversarea pietonilor a bulevardului cu latimea de 14 m,si numarul de vehicule ce circula pe directiile 1-2 si 2-3 este redus,am extins timpul de verde pentru traversarea bulevardului.Asadar , pentru trecerea de pietoni dinspre Acces 1, timpul de verde este de 18+6=24 s, iar pentru trecerea de pietoni dinspre Acces 3, timpul de verde este de 6+16=22 s.Pentru tramvaie timpii de verde i-am ales pentru Faza 1,extins la Faza 2 pentru fluidizarea traficului.

Cuprins: Introducere.................................................................................................................2Capitolul 1. Echivalarea vehiculelor pentru determinarea capacitatii de circulatie......................3 1.1 Echivalarea vehiculelor4 1.2 Intensitatea orara de calcul a drumurilor5Capitolul 2 Calculul capacitatii de circulatie a strazilor.................................................................9 2.1 Principii, parametric si calculul capacitatii de circulatie...................................................10Capitolul 3. Calculul capacitatii de circulatie a intersectiilor de strazi ...123.1 Prevederi generale.......................................................................................................123.2 Principii si parametri de calcul....................................................................................133.3 Calculul capacitatii de circulatie a intersectiilor echipate cu semafoare.16 3.3.1 Caracteristici functionale..........16 3.3.2 Parametri si relatii specifice semaforizarii............................................................20 3.3.3 Prescriptii privind programul de semaforizare..22Capitolul 4. Exemplu de calcul......25

15