KOORDINACIJA SEMAFORIZIRANIH RASKRIŽJA

1. KOORDINACIJA SEMAFORIZIRANIH RASKRIŽJA

2. U situacijama kada se semaforizirana raskrižja nalaze relativno blizu poželjno je koordinirati zelena vremena tako da se omogući efikasno kretanje vozila kroz niz semaforiziranih raskrižja. (Stvarno nema smisla da vozači čekajući na zeleno svjetlo gledaju kako se na nizvodnom semaforu bespotrebno troši zeleno svjetlo ili da vozila na nizvodni semafor dolaze na početak crvenog svjetla). Uobičajena je praksa da se na važnijim ulicama (smjerovima) koordiniraju semafori koji su udaljeni do 800m.

3. FAKTORI KOJI UTIČU NA KOORDINACIJU Postoji 4 glavna faktora o kojima se mora voditi računa kada se razmišlja o kordinaciji semafora: • KORISTI • SVRHA SUSTAVA SEMAFORIZIRANIH RASKRIŽJA • FAKTORI KOJI SMANJUJU KORISTI • IZNIMKE IZ KOORDINIRANOG SUSTAVA Osnovna stvar kod koordinacije semafora je da svi moraju imati istu duljinu ciklusa. To može dovesti do situacije da neka semaforizirana raskrižja ne funkcioniraju optimalno sa stanovišta lokalnih potreba raskrižja (s obzirom na funkcioniranje kao izolirana raskrižja). To dovodi do zaključka da ako svrha koordinacije nije optimiziranje sustava ulica onda ona nije ni potrebna. Osnovni pojam kod koordinacije rada semafora je pomak (offset) koji predstavlja razliku vremena započinjanja zelenih faza susjednih raskrižja (mjerenu kao raziku početka zelenog vremena na nizvodnom raskrižju u odnosu na početak zelenog vremena na uzvodnom raskrižju).

5. Ad1) KORISTI Koristi se mogu svrstati u slijedeće kategorije: • Razina usluge prikazana kao kombinacija broja zaustavljanja i prosječnog zakašnjenje na privozima raskrižja • Očuvanje energije • Zaštita okoliša • Održavanje željene brzine • Povećanje kapaciteta (kolone u kretanju) • Sprječavanje zagušenja kratkih blokova Analiza troškova i koristi Trošak= A*(broj zaustavljanja)+ B*(zakašnjenje) + C • Težine koeficjenata A, B i C treba odrediti inženjer (npr. jedno zaustavljanje možemo uzeti da je ekvivalentno 5 sekundi zakašnjenja A=5*B).

6. Prikaz utjecaja pomaka na broj zaustavljanja i zakašnjenje

7. Ad 2) SVRHA SUSTAVA SEMAFORIZIRANIH RASKRIŽJA • Svrhishodnost sustava koordiniranih raskrižja uvjetovana je fizičkim rasporedom i geometrijom mreže ulica i raskrižja te intenzitetom tokova u glavnim smjerovima. • Prvo što se mora razmotriti je tip sistema ulica koji se koristi: da li su to jednosmjene ili dvosmjerne arterije ili mreža glavnih gradskih, gradskih i sabirnih ulica. • Slijedeće o čemu se mora vodit računa je koje smjerove kretanja želimo koordinirati. Na dvosmjernim arterijama jedan ili oba smjera mogu biti koordinirani. • Međutim, u slučaju da se žele koordinirati oba smjera mora doći do kompromisa efikasnosti koordinacije po smjeru jer su oni međusobno povezani. • Uobičajeni ciljevi su postizanje minimalnih zakašnjenja, minimalnog broja zaustavljanja, maksimalne širine zelenog vala (bandwith).

8. Ad3) FAKTORI KOJI SMANJUJU KORISTI Najčešći faktori koji najznačajnije mogu utjecati na smanjenje koristi od koordinacije su: • Nedostatni kapacitet ulice • Postojanje bočnih smetnji (npr. brojnim manevri parkiranja na privozima raskrižja) • Komplicirana raskrižja s višefaznim sustavima • Varijabilnost brzina na mreži ulica • Mali razmak raskrižja • Veliki promet s ili na koordiniranu arteriju (ulicu) (left turn, gubi se kolona; vidi sliku)

9. Utjecaj broja ulaza (V2) u glavni smjer kretanja na korisnost koordinacije

10. IZNIMKE IZ KOORDINIRANOG SUSTAVA • Ne može se svaki ulični sustav može koordinirati. Npr.možemo imati niz raskrižja koji će funkcionirati na ciklusu od oko 70 sekudi te jedno raskrižje koje zahtjeva 120 sekundi trajanja ciklusa s višefaznim sustavom. • Također se može pojaviti situacija da neko raskrižje ne može primiti prometnu potražnju ni za koju duljinu ciklusa (kritično raskrižje koje se može ili isključiti iz sistema ili napraviti takvu progresiju da ne dođe do zagušenja uzvodnih raskrižja).

11. DIJAGRAM VRIJEME-PUT I DEFINICIJA IDEALNOG POMAKA (OFFSET) • Idealni pomak se definira kao onaj koji će najbolje zadovoljiti postavljeni kriterij u analizi troškova i koristi (npr. onaj koji rezultira s najmanjim prosječnim zakašnjenjem). • Ipak se još uvijek najčešće idealni pomak definira kao onaj pomak koji omogućuje da prvo vozilo iz kolone dolazi na nizvodno raskrižje točno u trenutku paljenja zelenog svjetla. • Stoga je idealni pomak jednak: L =put S=brzina • Ako vozila s uzvodnog raskrižja nisu bila u kretnju onda idealnom pomaku treba dodati vrijeme početnog zakašnjenja (start up delay 2-4 sek). Konstantna brzina 40 fps (12m/s odnosno oko 40 km/sat).

12. Dobro rješenje Loše rješenje

13. 3. KOORDINACIJA JEDNOSMJERNIH ULICA Koordinacija jednosmjernih ulica je relativno jednostavna pod pretpostavkom da je dobro odabrana duljina ciklusa i razdioba vremena po fazama. • Pod pretpostavkom da nema zaostalih kolona na privozima raskrižja idealni pomak je lako odrediti ako se definira željena brzina kretanja kolone.

14. 60 fps brzina zelenog vala širina zelenog vala (širina između trajektorija prvog i zadnjeg vozia iz zelenog vala).

15. 4. UTJECAJ ZAUSTAVLJENIH KOLONA NA RASKRIŽJU NA KOORDINACIJU Q je broj vozila u koloni po traku h je vremenski razmak vozila (sek/voz), obično oko 2 sek loss je početno zakašnjenje vozila pri pokretanju (sturt up) Prilagođavanje početka paljenja zelenog svjetla za slobodni prolaz dolazeće kolone vozila s uzvodnog raskrižja Utjecaj zaustavljene kolone vozila na koordinaciju rada semafora

16. Utjecaj raščišćavanja zaustavljene kolone vozila sa raskrižja na brzinu progresije Slika 22-10 prikazuje slučaj kada su po 2 vozila zaustavljena na svakom raskrižju. Brzina zelenog vala je varijabilna ali uvijek veća od brzine kolone (60 fps =18m/s). Širina zelenog vala je zato znatno manja.

17. 5. PROBLEM KOORDINACIJE DVOSMJERNIH ULICA I ULIČNE MREŽE Činjenica da je progresija kretanja u dva smjera povezana predstavlja temeljni problem optimizacije sustava ulične mreže. Povezanost je iskazana u tome da je zbroj pomaka u dva smjera jednak duljini ili višekratniku duljine ciklusa (ts+tj = nC)

18. Aktualni pomak u dvosmjernom sustavu se može iskazati kao j =smjer i = link e= odstupanje od idealnog pomaka U brojnim software-ima za optimizaciju rada semafora cilj je minimiziranje neke funkcije odstupanja od idealnog pomaka, a najčešće se koristi metoda najmanjih kvadrata razlike od idealnog pomaka ponderiranog s opterećenjem linka v,i.

19. 6. ODREĐIVANJE POMAKA U ULIČNOJ MREŽI

20. Vremenski pomaci u uličnoj mreži S

21. Vremenski pomaci u uličnoj mreži 3 B 2 C A 1 4 D t = 0

22. Vremenski pomaci u uličnoj mreži 3 B 2 C A 1 4 D t = 0 + tA t = 0

23. Vremenski pomaci u uličnoj mreži 3 B 2 C A 1 4 D t = 0 + tA + z SJ, 2 t = 0 + tA

24. Vremenski pomaci u uličnoj mreži 3 B 2 C A 1 4 D t = 0 + tA + z SJ, 2 + tB t = 0 + tA + z SJ, 2

25. Vremenski pomaci u uličnoj mreži 3 B 2 C A 1 4 D t = 0 + tA + z SJ, 2 + tB + z IZ, 3 t = 0 + tA + z SJ, 2 + tB

26. Vremenski pomaci u uličnoj mreži 3 B 2 C A 1 4 D t = 0 + tA + z SJ, 2 + tB + z IZ, 3 + tC t = 0 + tA + z SJ, 2 + tB + z IZ, 3

27. Vremenski pomaci u uličnoj mreži 3 B 2 C A 1 4 D t = 0 + tA + z JS, 2 + tB + z IZ, 3 + tC + z SJ, 4 t = 0 + tA + z SJ, 2 + tB + z IZ, 3 + tC

28. Vremenski pomaci u uličnoj mreži 3 B 2 C A 1 4 D t = 0 + tA + z JS, 2 + tB + z IZ, 3 + tC + z SJ, 4 + tD t = 0 + tA + z JS, 2 + tB + z IZ, 3 + tC + z SJ, 4

29. Vremenski pomaci u uličnoj mreži 3 B 2 C A 1 4 D t = 0 + tA + z JS, 2 + tB + z IZ, 3 + tC + z SJ, 4 + tD + z ZI, 1 t = 0 + tA + z JS, 2 + tB + z IZ, 3 + tC + z SJ, 4 + tD n · C = 0 + tA + z JS, 2 + tB + z IZ, 3 + tC + z SJ, 4 + tD + z ZI, 1

30. Kvaliteta odvijanja prometa • Razine usluge raskrižja po HCM – u • Mjere efikasnosti sustava

31. 7. EFIKASNOST ŠIRINE ZELENOG VALA (BANDWITH EFFICIENCY) S J nema zelenog pojasa Veličina prometa koju sustav može primiti bez zaustavlljanja je • L= broj traka h = vremenski razmak između vozila (2 sek) • C= duljina ciklusa

33. Terminologija načina koordinacije na dvosmjernim ulicama • Jednostavna progresija (moguća samo u jednom smjeru) - Progresija unaprijed • Fleksibilna progresija • Progresija unazad • Simultana progresija Q je broj vozila u koloni po traku h je vremenski razmak vozila (sek/voz), obično oko 2 sek loss je početno zakašnjenje vozila pri pokretanju (sturt up) Slika- progresija unazad

34. Naizmjenična progresija Za određene duljine blokova i jednake udaljenosti raskrižja te jednaku razdiobu ciklusa na faze (50:50) moguće je naći odgovarajuće duljine ciklusa koje će zadovoljiti slijedeći uvjet i time postići dobru progresiju C= duljina ciklusa L= duljina bloka S= brzina kretanja kolone Efikasnost sustava je 50%.

35. Dvostruka naizmjenična progresija Efikasnost sustava je 25%. • Maksimalni kapacitet kolone u kretanju je 450 voz/sat/trak

36. Simultani sistemi Za veoma bliska raskrižja ili velike brzine vožnje nekad je najbolje da se zeleno vrijeme upali istovremeno na svim koordiniranim raskrižjima. Efikasnost simultanog sistema ovisi o broju koordiniranih semafora i duljini blokova: Npr. za 4 raskrižja na međusobnoj udaljenosti od oko 120 m, duljinu ciklusa od 80 sekundi i brzinu od 50km/h efikasnost je 16.7%. za isti broj semafora a duplo manji razmak raskrižja (oko 60m) efikasnost iznosi 33.3%. Simultani sustav ima još jednu prednost a to je da sprječava blokiranje raskrižja omogućavajući prolaz raskrižjem iz nekoordiniranih smjerova

37. Usporedba tipova progresija

38. Učinkovite progresije na dvosmjernim ulicama • naizmjenična ( L/s + L/s = 2L/s =C ) • dvostruko naizmjenična ( 2L/s + 2L/s = 4L/S = C ) • istovremeni sistem

39. Prometno opterećenje iznad kapaciteta Kada je prometno opterećenje veće od kapaciteta najvažnija svrha koordinacije semafora je ne više minimiziranje zakašnjenja na koordiniranom dijelu mreže prometnica već ta da se ne dogodi blokiranje nekog raskrižja koje može značajno degradirati funkcioniranje mreže ulica.

41. PRIMJENA KRAĆEG CIKLUSA Na raskrižju na kojemu je tok u najopterećenijoj traci (kritični tok) jednak vi za vrijeme ciklusa C će kroz taj trak u raskrižje ući Ako svako vozilo zauzima D metara duljine duljina nizvodnog bloka L ne smije biti manja od: odnosno: