طراحی آزادراه - مهندسی ترافیک پیشرفته
دانشگاه پیام نور دانشکده تهران شمال
دوره کارشناسی ارشد مهندسی عمران راه و ترابری
ترم 2 - درس : مهندسی ترافیک پیشرفته
استاد: دکتر کامران رحیم اف
عنوان پروژه: خلاصه و حل مساله نمونه
امیر انجینی
منبع: مهندسی ترافیک پیشرفته سید فرزین فائزی مهدی کوهیان
فصل 3 و5
حجم ساعتی طرح ( veh/h ) وسیله نقلیه بر ساعت AADT*K*D=DDHV
K قسمتی ازAADT که درطول ساعت اوج اتفاق می افتد، سی امین ساعت اوج درطول سال،درKاعمال میشود
D = ضریب توزیع جهتی = نسبت ترافیک ساعت اوج در مسیر پرتردد
تخمین :حجم ترافیک ساعت طرح = 9-10%متوسط سالانه حجم ترافیک روزانه DDHV=10%*AADT
یا 15%متوسط حجم ترافیک روزانه 15%*ADT
K , D : 0.07
سوال1، در یک راه حومه شهری ( veh/h ) AADT=25000 محدوده حجم ساعتی جهتی طرح را تعیین کنید؟
طبق جدول 3-2 فصل 3 ص62 K , D : 0.12
DDHV ( min )=25000*0.12*0.55=1650
DDHV ( max )=25000*0.15*0.65=2437 DDHV: 1650
سوال2،دریک راه شهری(راه شعاعی)،veh/h AADT=15000 محدوده حجم ساعتی جهتی طرح تعیین شود؟
طبق جدول 3-2 فصل 3 ص62 K , D : 0.07
DDHV ( min )=15000*0.07*0.55=577
DDHV ( max )=15000*0.12*0.60=1080 DDHV: 577
خودآزمایی فصل3
1)رابطه سرعت – چگالی در یک قطعه آزادراه بصورت S=25(LN142)/K Sسرعت (km/h) و K چگالی (معادل اتومبیل سواری در کیلومتر = ) بدست آمده است.
ظرفیت ترافیکی این قطعه را برحسب ( معادل اتومبیل سواری برساعت= veh/h )محاسبه کنید .
D=K=چگالی V=S*D V=S*K S=V/K , LN142=4.956 25LN142=123.896
پس V نرخ جریان یا تردد برابر است با 124 وسیله نقلیه بر ساعت V=124 veh/h
اوج منحنی جریان-چگالی و جریان-سرعت را نقطه ظرفیت راه یا بیشترین نرخ جریان گویند .
نرخ جریان در 2 نقطه صفر است :
1)زمانی که چگالی صفرباشد به عبارتی هیچ وسیله نقلیه ای در جاده نباشد ،در این حالت سرعت را، سرعت آزاد گویند .
سرعت آزاد Sf = , D=0
2) درشرایطی که آنقدر وسیله نقلیه در مسیر است که حرکت متوقف می شود نیز نرخ جریان صفر است به این حالت چگالی اشباع گویند و هیچ جریانی مشاهده نمی شود . چگالی اشباع = Dj و S=0
نرخ جریان ماکزیمم = ظرفیت = چگالی بحرانی * سرعت بحرانی
سوال2)شمارش حجم ترافیک در 4 ربع ساعت متوالی در یک بزرگراهی بصورت جدول زیر است اگر PHF=0.8 باشد حجم ترافیک در ربع ساعت اول 8تا8:15 چقدر بوده است ؟
8تا9
8:45تا9
8:30تا8:45
8:15تا8:30
8تا8:15
زمان
جواب
4400+؟
1200
1400
1800
؟
تعداد اتومبیل
2000
6400
1200*4=4800
1400*4=5600
1800*4=7200
4*؟
تردد
4800
5600
7200
8000
فاکتور ساعت اوج = PHF= Peak Hour Factor = حجم ساعتی تقسیم برحداکثر نرخ جریان دریک ساعت
PHF=V/v15 0.8=V/v15(max) 0.8=(?+1800+1400+1200)/v15(max)
0.8=(4400+v15)/4*v15 3.2v15=4400+v15 2.2v15=4400 v15=4400/2.2 v15=2000
سوال3 ) اگر حداکثر نرخ تردد در شرایط ایده آل در یک خط آزاد راه برابر pcphpl 1900 باشد متوسط سرفاصله زمانی بین وسایل نقلیه را حساب کنید. V=3600/ha ha=3600/V=3600/1900=1.89 s
4)متوسط سرفاصله زمانی 2ثانیه، درقطعه ای به طول 1کیلومتر آزادراهی ، ومتوسط سرفاصله مکانی 25متراست.
میانگین سرعت مکانی ؟(km/h) ha=2s da=25m
V=3600/ha=3600/2=1800 veh/h/ln نرخ جریان = تردد
S=3.6 da/ha=3.6*25/2=45 km/h سرعت متوسط
D=1000/da=1000/25=40 veh/km/ln چگالی = دانسیته
سرعت متوسط مکانی S V=S*D S=V/D=1800/40=45 km/h
5)در یک رابطه بین سرعت S(km/h) و چگالی ترافیک D(veh/km) در یک جهت حرکت به صورت S=80(1-D/130) است ظرفیت راه مزبور در این جهت چقدر است؟
D=0 , S=80 سرعت آزاد Sf=80 و نرخ جریان = تردد = V=0
S=0 , D=130 چگالی اشباع Dj=130 و نرخ جریان = تردد = V=0
6) درآزاد راهی اتومبیلها باسرعت متوسط مکانی km/hr 75 و نرخ جریان veh/hr 2250 حرکت می کنند . چگالی جریان چقدر است؟ تردد=V=2250 , S=75 سرعت D=V/S=2250/75=30 veh/km چگالی
7)اگر یک خط آزادراه سرعت متوسط مکانی 50کیلومتر برساعت و چگالی مسیر 23اتومبیل در هر کیلومتر باشد، نرخ جریان چقدر است؟ V=S*D=50*23=1150 veh/hr تردد، نرخ جریان
8) سرعت سه خودرو 60 و 70 و 90 کیلومتر برساعت ثبت شده سرعت متوسط زمانی و سرعت متوسط مکانی را حساب کنید؟ سرعت متوسط زمانی = 3/(60+70+90) = 3/220 = 73.33 کیلومتر برساعت
زمان پیمایش 1کیلومتر 1و 7/6=857/0 و 9/6=667/0 دقیقه است . برحسب ثانیه 60
سرعت متوسط زمانی=
SMS=n*d/(Σti)=3*1/((1/60)+(1/70)+(1/90))=3/(0.0167+0.0143+0.0111)=3/0.042=71.32km/h
9) برای سرعت های 20 و 40 و 60و 80 و100و120 زمان لازم برای پیمایش 1 کیلومتر را حساب کنید.
T=(1/v)*60 برحسب دقیقه =v/60
120
100
80
60
40
20
سرعت
فرمول
008/0
01/0
0125/0
0167/0
0.025
0.05
T ساعت
1/v
5/0
6/0
75/0
1
1.5
3
T دقیقه
60/v
30
36
45
60
90
180
T ثانیه
3600/v
فصل 5 ص107تا216 تحلیل ظرفیت در آزادراهمشخصات انواع راهمشخصات نمودارهل جریان سرعت برای قسمتهای اصلی آزادراهمحاسبه ظرفیت قسمت اساسی یک آزادراهمشخصات هر سطح سرویستحلیل عملیاتی ، طراحی و برنامه ریزی اولیه آزادراه
انوع راه 1)شهری 2) برون شهری
عملکرد: 1)شریانی 2)اصلی 3) فرعی
راه شهری : 1) شریانی درجه1 2) شریانی درجه2 3) خیابانهای محلی
6نقش راه شهری :جابجایی : فراهم آوردن امکان جابجایی وسایل نقلیه موتوری دسترسی : امکان دسترسی وسایل نقلیه موتوری به بناها و تأسیسات اجتماعی : بستر ارتباطات مانند کار ، گردش ، ملاقاتمعماری شهری : شکل دادن به ساختار معماریتأثیرات آب و هوایی : تأثیر در آب و هوای محیط اطراف راهاقتصادی : اثر راه بر اقتصاد
ظرفیت راه : حداکثر تعداد وسایل نقلیه که درزمان معین با کیفیت قابل قبول در مقطع مشخصی از جاده از یکی از خطوط جاده عبور کند .شرایط هندسی و ترافیکی جاده ایده آل باشد .Capacity
شرایط ایده آل: جریان ترافیک منظم باشد و رانندگان مقررات راهنمایی رانندگی را رعایت کنند
سطح سرویس LOS Level Of Service : معیارکیفی بیان کننده شرایط عملکرد ترافیک براساس عواملی مانند سرعت،زمان سفر،آزادی مانوروسایل نقلیه ، اختلالات ترافیکی ، راحتی بیان می شود.
قسمتهای اصلی آزادراه : Basic freeway segment قسمت جدا شده ای از راه
فارغ از اثر اتصال شیبراهه ها ی ورود و خروج و مقاطع تغییر خط(ناحیه تداخلی)
سوال1 ) یک شیب سربالایی ترکیبی 4% باطول یک کیلومتر و در پی آن شیب سربالایی دیگر 5/2 % به طول 1200 متر داریم ، شیب معادل را حساب کنید ؟
h1=0.04*1000=40m , h2=0.025*1200= 30m h=h1+h2=40+30=70m
شیب معادل : slope=70/(1000+1200)=0.0318= 3.2%
مسئله2 ) تحلیل طراحی ،،، برای آزاد راهی با داده های زیر ، تعداد خطوط مورد نیاز برای رسیدن به سطح سرویس D راتعیین کنید؟ LOS D
حجم تقاضا Veh/h 4000 دریک جهت V=4000 veh/h
منطقه هموار Et=1.5 ضریب خودوی سواری معادل برای کامیون وEr=1.2 برای خودروی تفریحی ازجدول 5-8
ترکیب ترافیکی: کامیون 15% ، وسایل تفریحی 3% PR=3%=0.03 و PT=15%=0.15
عرض خطوط = 65/3 متر Flw=0 ضریب تعدیل عرض خط عبور mi/h
فاصله آزاد جانبی راست = 83/1 متر Flc=0 تعدیل فاصله مانع از لبه سواره رو راست mi/h
رانندگان آشنا به مسیر 1 =fp
ضریب ساعت اوج= 85/0 PHF=0.85
تراکم رمپ ها در هر مایل = ramps/mi 3 = TRD
پاسخ : 1.محاسبه سرعت جریان آزاد 2.انتخاب تعدادخطوط موردنیاز 3.محاسبه سرعت وچگالی4.تعیین سطح سرویس
سرعت جریان آزادFFS بارابطه 5-1FFS=75.4-Flw-Flc-3.22TRD^0.84= 75.4-0-0-3.22*(3^0.84)=67.297 mi/h
FFS=67.297 *1.609= 108.28 km/h
انتخاب نمودار سرعت جریان آزاد : 297/62 بین دوعدد 5/ 62 و 5/67 قراردارد پس ازمنحنی 65 استفاده می کنیم . FFS=65
تعیین تعداد خط مورد نیاز : از رابطه 5-7 N= V/(MSFi*PHF*fHV*fp)=
N تعدادخطوط مورد نیاز : ازجدول5-13 وFFS=65mi/h وlosD مقدارحداکثرمیزان ترددpc/h/ln 2030 می شود.MSFi=2030 ضریب خودروی سواری معادل برای کامیونEt=1.5و خودروی تفریحیEr=1.2در منطقه هموار از جدول 5-8 بدست می آید.
MSFi=2030 pc/h/ln حداکثر تردد برای سطح سرویس i
V=4000 veh/h حجم تقاضا تحت شرایط غالب
fp=1 ضریب تعدیل مربوط به آَشنایی رانندگان به مسیر
fHV= 1/[1+PT(ET-1)+PR(ER-1)=1/[1+0.15(1.5-1)+0.03(1.2-1)=0.925
ضریب تعدیل برای حضور خودروهای سنگین و تفریحی در جریان ترافیک
N= V/(MSFi*PHF*fHV*fp)=4000/[2030*0.85*0.925*1]=4000/1596=2.51
51/2 معنی ندارد یعنی امکان وجود 51/2 خط وجود ندارد پس برای فراهم کردن حداقل LOS D لازم است که3 خط در مسیر تعریف شود پس آزادراه شش خط طراحی می شود .
محاسبه سرعت : برای محاسبه میزان تردد واقعی برای هرخط تحت شرایط غالب از رابطه 5-2 داریم:
vp=V/{PHF*N*fHV*fp}= 4000/{0.85*3*0.925*1}= 4000/2.359 = 1696 pc/h/ln
سرعت مورد انتظار برای جریان ترافیک از نمودار 5-4 یا جدول 5-3 با FFS=65mi/h محاسبه می شود:
جدول5-3 سرعت 65و نقطه شکست 1400 ، عدد 1696 پس از نقطه شگست قرار دارد پس :
S=65-0.00001418-(vP—1400)^2=65-0.00001418(1696-1400)^2= 63.758 mi/h*1.609=102.6 km/h
D=VP/S=1696/63.758=26.6 pc/mi/ln چگالی
تعیین سطح سرویس: چگالی 26.6 بین دوعدد 26تا35 قراردارد پس سطح سرویس D می باشد .
اگر به اندازه 0.6 کمتر بود و بجای 26.6 یعنی چگالی 26 در می آمد سطح سرویس C می شد.
مسئله22 )« تحلیل طراحی»: ، برای آزاد راهی با داده های زیر ، تعداد خطوط مورد نیاز برای رسیدن به سطح سرویس D راتعیین کنید؟ LOS D
حجم تقاضا Veh/h 3500 دریک جهت V=3500 veh/h
منطقه هموار Et=1.5 ضریب خودوی سواری معادل برای کامیون وEr=1.2 برای خودروی تفریحی ازجدول 5-8
ترکیب ترافیکی: کامیون 15% ، وسایل تفریحی 3% PR=3%=0.03 و PT=15%=0.15
عرض خطوط = 65/3 متر Flw=0 ضریب تعدیل عرض خط عبور mi/h
فاصله آزاد جانبی راست = 83/1 متر Flc=0 تعدیل فاصله مانع از لبه سواره رو راست mi/h
رانندگان آشنا به مسیر 1 =fp
ضریب ساعت اوج= 85/0 PHF=0.85
تراکم رمپ ها در هر مایل = ramps/mi 3 = TRD
پاسخ : 1.محاسبه سرعت جریان آزاد 2.انتخاب تعدادخطوط موردنیاز 3.محاسبه سرعت وچگالی4.تعیین سطح سرویس
سرعت جریان آزادFFS بارابطه 5-1FFS=75.4-Flw-Flc-3.22TRD^0.84= 75.4-0-0-3.22*(3^0.84)=67.297 mi/h
FFS=67.297 *1.609= 108.28 km/h
انتخاب نمودار سرعت جریان آزاد : 297/62 بین دوعدد 5/ 62 و 5/67 قراردارد پس ازمنحنی 65 استفاده می کنیم . FFS=65
تعیین تعداد خط مورد نیاز : از رابطه 5-7 N= V/(MSFi*PHF*fHV*fp)=
N تعدادخطوط مورد نیاز : ازجدول5-13 وFFS=65mi/h وlosD مقدارحداکثرمیزان ترددpc/h/ln 2030 می شود.MSFi=2030 ضریب خودروی سواری معادل برای کامیونEt=1.5و خودروی تفریحیEr=1.2در منطقه هموار از جدول 5-8 بدست می آید.
MSFi=2030 pc/h/ln حداکثر تردد برای سطح سرویس i
V=3500 veh/h حجم تقاضا تحت شرایط غالب و fp=1 ضریب تعدیل مربوط به آَشنایی رانندگان به مسیر
fHV= 1/[1+PT(ET-1)+PR(ER-1)=1/[1+0.15(1.5-1)+0.03(1.2-1)=0.925
ضریب تعدیل برای حضور خودروهای سنگین و تفریحی در جریان ترافیک
N= V/(MSFi*PHF*fHV*fp)=3500/[2030*0.85*0.925*1]=3500/1596=2.19
2/19 معنی ندارد یعنی امکان 19/2 خط وجود ندارد پس برای فراهم کردن حداقل LOS D لازم است که3 خط در مسیر تعریف شود پس آزادراه شش خط طراحی می شود .
محاسبه سرعت : برای محاسبه میزان تردد واقعی برای هرخط تحت شرایط غالب از رابطه 5-2 داریم:
vp=V/{PHF*N*fHV*fp}= 3500/{0.85*3*0.925*1}= 3500/2.359 = 1484 pc/h/ln
سرعت مورد انتظار برای جریان ترافیک از نمودار 5-4 یا جدول 5-3 با FFS=65mi/h محاسبه می شود:
جدول5-3 سرعت 65و نقطه شکست 1400 ، عدد 1484 پس از نقطه شکست قرار دارد پس :
S=65-0.00001418-(vP—1400)^2=65-0.00001418(1484-1400)^2= 64.9 mi/h*1.609=102.6 km/h
D=VP/S=1484/64.9=22.86 pc/mi/ln چگالی
تعیین سطح سرویس: اگر چگالی بین دوعدد 26تا35 قرار می گرفت سطح سرویس D می شد . طبق جدول 5-5
حال که چگالی 22.86 شده و بین دوعدد 18تا26 قراردارد سطح سرویس C می باشد. ولی صورت مسئله تعداد خطوط لازم برای سطح سرویس D را خواسته است پس تعداد خطوط را کاهش می دهیم و دوباره میزان تردد واقعی برای هر خط را حساب می کنیم
N=2 , vp=V/{PHF*N*fHV*fp}= 3500/{0.85*2*0.925*1}= 3500/1.5725 = 2226 pc/h/ln
سرعت مورد انتظار برای جریان ترافیک از نمودار 5-4 یا جدول 5-3 با FFS=65mi/h محاسبه می شود:
جدول5-3 سرعت 65و نقطه شکست 1400 ، عدد 2226 پس از نقطه شکست قرار دارد پس :
S=65-0.00001418-(vP—1400)^2=65-0.00001418(2226-1400)^2= 55.32 mi/h*1.609=89 km/h
D=VP/S=2226/55.32=40.23 pc/mi/ln چگالی این عدد 2226 از حداکثر میزان تردد2030 بیشتر می شود !
تعیین سطح سرویس: اگر چگالی طبق جدول 5-5 بین دوعدد 26تا35 قرار می گرفت سطح سرویس D می شد . ولی چون چگالی 23/40 بین 35 تا 45 قرار دارد پس سطح سرویس در اینحال برای این آزاد راه E می شود . نتیجه این آزادراه با 3500خودرو در هرساعت با 3 خط در سطح سرویس C و با 2 خط عبور در سطح سرویس E می گیرد و در هیچ کدام از دو حالت در سطح سرویس D قرار نمی گیرد .
سوال : آیا در این حالت با تغییر نمودار سرعت انتخابی از 65mi/h به 60 می توان به سطح سرویس D با دو خط رسید؟
انتخاب نمودار سرعت جریان آزاد : 297/62 بین دوعدد 5/ 62 و 5/67 قراردارد ازمنحنی 65 استفاده کردیم به دو حالت بینابینی رسیدیم پس FFS=60 را دوباره تست می کنیم . تعیین تعداد خط مورد نیاز : از رابطه 5-7 :
N= V/(MSFi*PHF*fHV*fp)=
N تعدادخطوط مورد نیاز : ازجدول5-13 وFFS=60mi/h وlosD مقدارحداکثرمیزان ترددpc/h/ln 2010 می شود.MSFi=2010 ضریب خودروی سواری معادل برای کامیونEt=1.5و خودروی تفریحیEr=1.2در منطقه هموار از جدول 5-8 بدست می آید.
MSFi=2010 pc/h/ln حداکثرترددبرای سطح سرویس i و V=3500 veh/h حجم تقاضا تحت شرایط غالب
fHV= 1/[1+PT(ET-1)+PR(ER-1)=1/[1+0.15(1.5-1)+0.03(1.2-1)=0.925
ضریب تعدیل برای حضور خودروهای سنگین و تفریحی در جریان ترافیک
N= V/(MSFi*PHF*fHV*fp)=3500/[2010*0.85*0.925*1]=3500/1581=2.21
21/2معنی ندارد یعنی امکان21/2 خط وجود ندارد پس برای فراهم کردن حداقل LOS D لازم است که3 خط در مسیر تعریف شود پس آزادراه شش خط طراحی می شود .
محاسبه سرعت : برای محاسبه میزان تردد واقعی برای هرخط تحت شرایط غالب از رابطه 5-2 داریم:
vp=V/{PHF*N*fHV*fp}= 3500/{0.85*3*0.925*1}= 3500/2.359 = 1484 pc/h/ln
سرعت مورد انتظار برای جریان ترافیک از نمودار 5-4 یا جدول 5-3 با FFS=60mi/h محاسبه می شود:
جدول5-3 سرعت 60و نقطه شکست 1600 ، عدد 1484 قبل از نقطه شکست قرار دارد پس : S=60mi/h
S=60 mi/h*1.609=96.54 km/h
D=VP/S=1484/60=24073 pc/mi/ln چگالی
تعیین سطح سرویس: اگر چگالی بین دوعدد 26تا35 قرار می گرفت سطح سرویس D می شد . طبق جدول 5-5
حال که چگالی 22.86 شده و بین دوعدد 18تا26 قراردارد سطح سرویس C می باشد. ولی صورت مسئله تعداد خطوط لازم برای سطح سرویس D را خواسته است پس تعداد خطوط را کاهش می دهیم و دوباره میزان تردد واقعی برای هر خط را حساب می کنیم
N=2 , vp=V/{PHF*N*fHV*fp}= 3500/{0.85*2*0.925*1}= 3500/1.5725 = 2226 pc/h/ln
سرعت مورد انتظار برای جریان ترافیک از نمودار 5-4 یا جدول 5-3 با FFS=60mi/h محاسبه می شود:
جدول5-3 سرعت 60 و نقطه شکست 1600 ، عدد 2226 پس از نقطه شکست قرار دارد پس :
S=60-0.00001816-(vP—1600)^2=60-0.00001816(2226-1600)^2= 52.88 mi/h*1.609=85.09 km/h
D=VP/S=2226/52.88=42.09 pc/mi/ln چگالی این عدد 2226 از حداکثر میزان تردد2010 بیشتر می شود !
تعیین سطح سرویس: اگر چگالی طبق جدول 5-5 بین دوعدد 26تا35 قرار می گرفت سطح سرویس D می شد . ولی چون چگالی 23/40 بین 35 تا 45 قرار دارد پس سطح سرویس در اینحال برای این آزاد راه E می شود . نتیجه این آزادراه با 3500خودرو در هرساعت با 3 خط در سطح سرویس C و با 2 خط عبور در سطح سرویس E می گیرد و در هیچ کدام از دو حالت در سطح سرویس D قرار نمی گیرد .
مسئله3 )« تحلیل عملیاتی و برنامه ریزی »: ،ظرفیت و سطح سرویس آزادراه شش خطه زیر را حساب کنید.
حجم موجود دریک جهت Veh/h 5000 V=5000 veh/h
حجم پیش بینی شده در سال سوم دریک جهت Veh/h 5000 V=5600 veh/h
ترکیب ترافیک : کامیون 10% و بدون خودروی تفریحی PT=10%=0.10 PR=0%=0
منطقه هموار Et=1.5 ضریب خودوی سواری معادل برای کامیون وEr=1.2 برای خودروی تفریحی ازجدول 5-8
سه خط در هر مسیر N=3
سرعت جریان آزاد اندازه گیری شده = S=70mi/h=113km/h
رانندگان آشنا به مسیر 1 =fp PHF=0.95
رشد ترافیک پس از سه سال = 4% برای هرسال r= 4% p/year
پاسخ : این مثال شامل دوآنالیز است،یکی برای حجم تقاضای فعلی5000،دیگری برای حجم تقاضای5600 که برای سال سوم انتظار می رود . مراحل حل مسئله:
1. تبدیل حجم به تردد 2. تعیین سرعت و چگالی 3.تعیین سطح سرویس 4. چه زمانی به حدسرویس می رسد.
fHV= 1/[1+PT(ET-1)+PR(ER-1)=1/[1+0.1(1.5-1)+0(1.2-1)=0.952
دو مقدار برای تردد حساب می شود یکی برای حال ، دیگری برای سال سوم :
حال vp=V/{PHF*N*fHV*fp}= 5000/{0.95*3*0.952*1}= 5000/2.7132 = 1843 pc/h/ln
سال3 vp=V/{PHF*N*fHV*fp}= 5600/{0.95*3*0.952*1}= 5600/2.7132 = 2064 pc/h/ln
سرعت جریان آزادFFS بارابطه 5-1 FFS=75.4-Flw-Flc-3.22TRD^0.84= 75.4-0-0-3.22*(2^0.84)=69.64mi/h
چون عرض خط 3.65و فاصله آزاد جانبی 1.83 متر و تعداد رمپ2 در هر مایل داده نشده ، بافرض سرعت 70دو مقدار سرعت حال و سال3 را از جدول 5-3 تخمین می زنیم.
حال S=70-0.0000116-(vP—1200)^2=70-0.0000116(1843-1200)^2= 65.2 mi/h*1.609=104.9 km/h
سال سوم S=70-0.0000116-(vP—1200)^2=70-0.0000116(2064-1200)^2= 61.34 mi/h*1.609=98.7km/h
D=VP/S=1843/65.2=28.3pc/mi/ln=28.3/1.609=17.57pc/km/ln چگالی حال جریان در هر خط 1843
D=VP/S=2064/61.34=33.64pc/mi/ln=33.64/1.609=20.91pc/km/ln چگالی سال سوم جریان در هرخط 2064
تعیین سطح سرویس:طبق جدول 5-5 بین دوعدد26تا35 درسطح سرویسD می شد. ولی چگالی از28 تا33 افزایش می یابد.
چه زمانی به ظرفیت می رسد؟ باجدول 5-13 حداکثرتردد برای سطح سرویس losE و FFS=70mi/h برابر با vp(max)=2400 pc/h/ln است که این میزان تردد برابر باظرفیت است .
طراح باید مطمئن شود که ظرفیت و تردد در شرایط مشابه و یکسان مقایسه می شود . حداکثر تردد = ظرفیت تحت شرایط ایده ال 2400 است که در این مسئله پس از 3 سال2064 تحت شرایط ایده ال تخمین می زنیم شود و در نهایت این دو مقدار باهم باید مقایسه شوند.
ظرفیت برای شرایط غالب 3خطه از رابطه 5-9 محاسبه می شود: SFi = MSFi*N*fHV*fp
نرخ ترددi (Sfi ) بالاترین میزان ترددی است که می تواندبرای سطح سرویس i درمدت 15 دقیقه تحت شرایط غالب وجودداشته باشد . SFE = MSFE*N*fHV*fp = 2400*3*0.952*1=6854.4 veh/h
ظرفیت = میزان تردد، حجم تقاضا= میزان حجم ساعتی ، ظرفیت میزان ترددرانشان می دهد وحجم تقاضامیزان حجم ساعتی رانشان می دهد. پس حجم سرویس برایlosE مورد نیازاست که ازرابطه 5-10 داریم:
SVi = SFi*PHF =
SVE = SFE*PHF= 6854.4*.95=6511 veh/h
برای مقایسه دو پارامتر را می توان باهم قیاس کرد : 1.حجم تقاضا 2. ظرفیت
حجم تقاضایveh/h 5600در3 سال با ظرفیت ساعتیveh/h 6511 می توان مقایسه کردکه کمتر است و ok
ترددتحت شرایط هم ارزpc/h/ln 2064 راباظرفیتpc/h/ln 2400 تحت شرایط ایده آل. 2064
محاسبه سطح سرویس درسال هدف : باداشتن حجم ساعتی ظرفیت ساعتی ورابطه: 6511=5600*1.04^n
حجم درسال هدف پس از n سال= حجم موجود* (1+r)^n 1.04^n=6511/5600=1.1627
با سعی و خطا و عدد گذاری n=3.845 بدست می آید که با جمع 3 سال می شود 6.845 سال،، بر اساس پیش بینی رشد ترافیک آزادراه طی 7 سال به ظرفیت می رسد ، تقاضایveh/h 5600در مدت سه سال از زمان حال اتفاق می افتد .سطح سرویس در این قطعه طی 3 سال علی رغم رشد تراکم در سطحD باقی می ماند پیش بینی می شود تقاضا در طی 7 سال به ظرفیت برسد.
مسئله4)« تحلیل عملیاتی »: ، سطح سرویس آزادراه 4 خطه در سرازیری و سربالایی زیر را حساب کنید.
حجم تقاضا دریک جهت Veh/h 2300 V=2300 veh/h
ترکیب ترافیک : کامیون 15% و بدون خودروی تفریحی PT=15%=0.15 PR=0%=0
منطقه هموار Et=1.5 ضریب خودوی سواری معادل برای کامیون وEr=1.2 برای خودروی تفریحی ازجدول 5-8
2 خط در هر مسیر N=2
سرعت جریان آزاد اندازه گیری شده برای سربالایی = S=70mi/h=113km/h
و سرازیری = S=75mi/h=121km/h
رانندگان نا آشنا به مسیر fp=0.95
PHF=0.9
ترکیب شیب ها :914متر(3000فوت)باشیب3%و در ادامه آن 793متر (2600فوت)باشیب5%
اگرترکیب شیب ساده بودبرای 5600 فوت شیب میشدS%= (3000*0.03+2600*0.05)/5600= 3.92%
پاسخ : این قطعه هم شیب بیش از 4% دارد و هم طول کل ترکیب شیبها بیش از 4000 فوت است پس باید از روش ترسیمی (یک شیب ترکیبی) 2600+3000=5600 فوت استفاده کرد که تاثیر مشابهی روی خودروهای سنگین دارد.
شیب ترکیبی : ترکیب شیب3% باطول3000فوت و در ادامه شیب5%باطول 2600فوت را از نمودار 5-6 بدست می آوریم ، ابتداخط عمودی از3000 فوت به سمت بالا رسم می کنیم تا %3+ راقطع کندکه نشان می دهدسرعت کامیون پس ازطی 3000فوت mi/h 42 است . همان سرعتی که کامیون واردشیب %5می شودومعادل سرعتی است که کامیون باطی 1300 فوت روی شیب%5 دارد . – پس کامیون 1300+2600=3900 فوت را روی نمودار%5طی می کند و سرعت نهایی آن به mi/h27 میرسد کامیون در سرعت خزش قرار دارد و در این سرعت ، طول شیب تاثیر گذار نیست ، یعنی برای شیب%5با طول 5600 متر سرعت mi/h27 است.
سرعت خزش : پایین ترین سرعتی است که کامیونها در سربالایی سرعتشان کاهش یافته و با آن سرعت به بالا می خزند و دیگر کاهش سرعتی نخواهند داشت و هرچه شیب طولانی تر باشد با همین سرعت به بالا در سراشیب حرکت می کنند و می خزند.
شیب ترکیبی در سرازیری : در سرازیری یا سرپایینی بیشترین سرعت mi/h60 است ، بر روی شیب تند ممکن است سرعت زیادتر هم شود، پس کامیون باید از دنده سنگین درشیب تند استفاده کند، پس ضریب خودروی سواری معادل در سرازیری از جدول 5-11 تعین می شود .
ضریب سواری معادل برای کامیون در سربالایی با شیب %5 به طول 3900 فوت = 1189متر، %15کامیون از جدول 5-9 برابربا=5/2 می شود . L=3900 ft = 3900 *0.3048 = 1189 m
ضریب سواری معادل برای کامیون در سربالایی با شیب %5 به طول 5600 فوت = 1707 متر، %15کامیون از جدول 5-9 برابربا=3 می شود . Et=3 سربالایی L=5600 ft = 5600 *0.3048 = 1707 m
ضریب سواری معادل برای کامیون در سرازیری با شیب %5 به طول 5600 فوت = 1707 متر، %15کامیون از جدول 5-11 برابربا= 5/1 می شود . Et=1.5 سرازیری L=5600 ft = 5600 *0.3048 = 1707 m
ضریب تصحیح برای وسایل نقلیه سنگین از رابطه 5-3 : PT=15%=0.15 PR=0%=0
سربالاییfHV= 1/[1+PT(ET-1)+PR(ER-1)=1/[1+0.15(3-1)+0(1.2-1)=0.769
سرازیریfHV= 1/[1+PT(ET-1)+PR(ER-1)=1/[1+0.15(1.5-1)+0(1.2-1)=0.93
دو مقدار برای تردد حساب می شود یکی برای سربالایی، دیگری برای سرازیری طبق رابطه 5-2 :
سربالایی vp=V/{PHF*N*fHV*fp}= 2300/{0.9*2*0.769*0.95}= 2300/1.315=1749 pc/h/ln
ترددسرازیری vp=V/{PHF*N*fHV*fp}= 2300/{0.9*2*0.93*0.95}= 2300/1.59= 1446 pc/h/ln
تعیین سرعت وچگالی جریان ترافیک :
تعیین سرعت : سرعت با رابطه 5-3 جریان ترافیک از نمودار 5-4 یا جدول 5-3 با FFS=70mi/h و میزان تردد بیشتر از pc/h/ln 1200 برابراست با :
سربالایی S=70-0.0000116-(vP-1200)^2=70-0.0000116(1749-1200)^2= 66.5mi/h*1.609=107 km/h
برای سرازیری سرعت آزاد 75 و میزان تردد بیش از 1000 باشد
سرازیری S=75-0.00001107-(vP-1200)^2=70-0.00001107(1446-1000)^2= 72.8mi/h*1.609=117.1km/h
D=VP/S=1749/66.5=26.3pc/mi/ln=26.3/1.609=16.34pc/km/ln سربالایی D=VP/S=1446/72.8=19.86pc/mi/ln=19.86/1.609=12.34pc/km/ln سرازیری
تعیین سطح سرویسlos: طبق جدول 5-5 چگالی سرازیری 26.3 بین دوعدد 26تا35 سربالایی سطح سرویس D می شود . چگالی 19.86 سرازیری دوعدد 18تا26 قراردارد سطح سرویس C می باشد. هردو سطح سرویس به مقدارهای مرزی روبه بهبود
هستند سربالایی به 26 losC و سرازیری به عدد 18 یعنی losB نزدیک است . در این مثال هردو مسیر سربالایی و سرازیری مقدارهای قابل قبولی دارند ولی اگر ترافیک رشد داشته باشد خط اضافی برای کامیون در سربالایی Truck climbing lane
چاره کار است .
مسئله5)« تحلیل برنامه ریزی»: ، حجم ساعتی طرح ، تعداد خطوط مورد نیاز آزادراه زیر را حساب کنید.
حجم تقاضا برای دو Veh/day 75000 AADT=75000 veh/day
K : نسبتAADT در ساعات اوج برابر با 09/0
D : توزیع جهتی :55-45 ، نوع منطقه : تپه ماهوری و سطح سرویس مورد طراحی D
سرعت آزاد = FFS= 65 mi/h = 105 km/h
ترکیب ترافیک : کامیون 5% و بدون خودروی تفریحی PT=5%=0.05 PR=0%=0
منطقه تپه ماهوری ET=2.5 ضریب خودوی سواری معادل برای کامیون و ER=2 برای خودروی تفریحی ازجدول 5-8
رانندگان آشنا به مسیر fp=1 PHF=0.95
مراحل حل مسئله: 1. تعیین حجم ساعتی طرح جهتی در روز اول گشایش 2.تعیین تعداد خطوط مورد نیاز 3. تعیین سرعت 4. چگالی 5. تعیین سطح سرویس
پاسخ : گام اول " تعیین حجم ساعتی طرح جهتی در روز اول گشایش : چون حجم تقاضا بصورت AADT داده شده از رابطه 5-8 به حجم ساعتی طرح جهتی تبدیل می کنیم . V=DDHV = AADT*K*D
V=DDHV = 75000*0.09*0.55 = 3713 veh/hتعیین تعداد خطوط مورد نیاز : از رابطه 5-7 = } MSFi*PHF*fHV*fp N=V/{
MSFiحداکثر میزان تردد برای سطح سرویس D و سرعت S=65mi/h=105km/h از جدول 5-13 برابر MSFi=2030 pc/h/ln بدست می آید .
تعدیل برای وسایل نقلیه سنگین با ضریب ET=2/5 (طبق جدول 5-8) برابر است با :
fHV= 1/[1+PT(ET-1)+PR(ER-1)=1/[1+0.05(2.5-1)+0(2-1)=0.93
خط}=3713/1794=2.07 /{2030*0.95*0.93*1 =3713 } MSFi*PHF*fHV*fp N=V/{
چون تعداد خط نمی تواند اعشاری باشد برای هر مسیر 3 خط در نظر می گیریم تا مطمئن باشیم سطح سرویس D برای 15 دقیقه ساعت اوج تردد بدست آید .
سوال ؛اگر2.07 را 2 می گرفتیم چه میشد آیا سطح سرویس تنزل می کرد ؟
تعیین سرعت و چگالی : میزان تردد واقعی با3 خط از رابطه 5-2 :
vp=V/{PHF*N*fHV*fp}= 3713/{0.95*3*0.93*1}= 3713/2.65=1401 pc/h/ln
تعیین سرعت : سرعت با رابطه 5-3 جریان ترافیک از نمودار 5-4 یا جدول 5-3 با FFS=65mi/h و حجم= میزان تردد بیشتر از pc/h/ln 1400 ، سرعت مورد انتظار = :
S=65-0.00001418-(vp-1400)^2=65-0.00001418(1401-1400)^2= 65mi/h*1.609=105 km/h
D=VP/S=1401/65=21.55pc/mi/ln=21.55/1.609=13.39pc/km/ln چگالی
تعیین سطح سرویسlos: طبق جدول 5-5 چگالی 21.55 بین دوعدد18تا26 سطح سرویس C می شود .
اگر2.07 را 2بگیریم آیا سطح سرویسD تنزل می کند ؟
تعیین سرعت و چگالی : میزان تردد واقعی با3 خط از رابطه 5-2 :
vp=V/{PHF*N*fHV*fp}= 3713/{0.95*2*0.93*1}= 3713/1.767=2101 pc/h/ln
تعیین سرعت : سرعت با رابطه 5-3 جریان ترافیک از نمودار 5-4 یا جدول 5-3 با FFS=65mi/h و حجم= میزان تردد بیشتر از pc/h/ln 1400 ، سرعت مورد انتظار = :
S=65-0.00001418-(vp-1400)^2=65-0.00001418(2101-1400)^2= 58.03mi/h*1.609=93.4 km/h
D=VP/S=2101/58.03=36.2pc/mi/ln=36.2/1.609=22.5pc/km/ln چگالی
تعیین سطح سرویسlos: طبق جدول 5-5 ص118 چگالی 36.2 بین دوعدد35 تا45 سطح سرویس E می شود .
نکته جالب برای 4 خط در دومسیر رفت و برگشت سطح سرویس E و برای 6 خط سطح سرویس C می شود یعنی سطح سرویس Dدر روز افتتاح به دست نمی آید .
خودآزمایی فصل5
1. در سلسله مراتب راههای شبکه شهری در مورد خیابانهای شریانی درجه 2 ،کدام نقش اصلی است ؟ جابجایی و دسترسی
نقش های جابجایی و دسترسی هر دو اصلی است و نقش اجتماعی راه به نفع این دونقش تنظیم می شود . برای رعایت این اولویت
حرکت پیاده ها از عرض خیابان کنترل می شود . راههای شریانی درجه دو دارای عملکرد درون شهری هستند و شبکه اصلی راههای درون شهری را تشکیل می دهند.
2. معیارهای اصلی تعیین سطح کیفیت ترافیک در یک آزادراه کدام است ؟ سرعت ، چگالی ؛ نرخ جریان =تردد
سطح راحتی فزیکی و روانی رانندگان ، آزادی مانور ،
3. اگر حجم تقاضا برابر باveh/day 75000 و نسبت AADT در ساعات اوج برابر با 0.09 و توزیع جهتی45/55 باشد، حجم ساعتی طرح جهتی را محاسبه کنید؟
پاسخ : نسبت AADT در ساعات اوج برابر با 0.09 K=0.09 ، توزیع جهتی45/55 D1=45,D2=55 max: D=55
تعیین حجم ساعتی طرح جهتی : چون حجم تقاضا بصورت AADT داده شده از رابطه 5-8 به حجم ساعتی طرح جهتی تبدیل می کنیم . V=DDHV = AADT*K*D
V=DDHV = 75000*0.09*0.55 = 3713 veh/h
4. اگر حداکثر میزان تردد 2030 و ضریب ساعت اوج 0.95 و ضریب تصحیح برای وسایل نقلیه سنگین برابر 0.93 و جاده بدون شیب باشد، تعداد خطوط مورد نیاز را محاسبه کنید . تعیین تعداد خطوط مورد نیاز : از رابطه 5-7 = } MSFi*PHF*fHV*fp N=V/{
MSFi=2030 pc/h/ln حداکثر میزان تردد ؛
ضریب ساعت اوج 0.95 PHF=0.95
ضریب تصحیح برای وسایل نقلیه سنگین برابر 0.93 fHV=0.93
و جاده بدون شیب = هموار از جدول 5-8 ص126 ET=1.5 , ER=1.2
بافرض رانندگان آشنا به مسیر fp=1
= } MSFi*PHF*fHV*fp=2030*0.95*0.93*1=1794 N=V/{
خط}=3713/1794=2.07 /{2030*0.95*0.93*1 =3713 } MSFi*PHF*fHV*fp N=V/{
5. اگر در یک آزادراه میزان تردد واقعی برای هر خط تحت شرایط غالب 1696 و سرعت 63.8 باشد چگالی را حساب کنید.
میزان تردد واقعی برای هر خط تحت شرایط غالب 1696 pc/h/ln VP=1696
سرعت 63.8 S=63.8mi/h
D=VP/S=1696/63.8=26.6pc/mi/ln=26.6/1.609=16.52pc/km/ln چگالی
+ نوشته شده در شنبه هجدهم اردیبهشت ۱۴۰۰ ساعت 10:44 توسط امیر انجینی
|