هدف از مطالعات سرعت نقطه ای اندازه گیری یک سری یا یک نمونه وسایل نقلیه در ترافیک است که به یک تقاطع نزدیک میشوند یا از نقطه خاصی عبور میکنند این مشاهدات برای تخمین توزیع سرعت کل جریان ترافیک در آن محل تحت شرایط زمانی موجود به کار میرود.
تعریفات:
۱ـسرعت: شدت حرکت وسایل نقلیه که معمولا بر حسب Km/h و یا M/h بیان میشود.
۲ـسرعت نقطه ای: سرعت وسایل نقلیه که هنگام عبور از یک نقطه اندازه گیری میشود.
۳ـسرعت حرکت: مسافت طی شده تقسیم بر زمان حرکت وسیله نقلیه البته بدون زمان توقفها.
۴ـسرعت مسافرت: کل مسافت طی شده در زمان در یک قسمت از مسیر با احتساب زمان توقف و تاخیر.
۵ـسرعت طرح: سرعتی است که برای طرح خصوصیات فیزیکی راه به کار میرود به عبارت دیگر سرعت طرح حداکثر مطلق سرعت ایمنی است که در قسمت مشخص از جاده در شرایطی که خصوصیات هندسی جاده کنترل کننده باشد قابل تامین است.
۶ـسرعت عملی: حداکثر سرعتی است که بدون در نظر گرفتن توقفها یک راننده میتوانند در یک جاده و در شرایط موجود بدون اینکه از سرعت طرح بیشتر شود حرکت کند.
۷ـ سرعت آزاد: حداکثر سرعتی است که وسیله نقلیه بدون برخورد و تاثیرگذاری از وسایل دیگر میتواند داشته باشد.
کاربرد مطالعات سرعت:
سرعت به عنوان یکی از معیارهای اصلی کیفیت ترافیک در موارد زیر کاربرد دارد
۱ـروند سرعت ۲ـبرنامه ریزی و کنترل ترافیک نیاز به اطلاعات کافی در توزیع سرعت دارد، از توزیع سرعت در موارد زیر استفاده میشود.
ـ تعیین حداقل و حداکثر سرعت مجاز
ـتشخیص نیاز به اعلام سرعت مطمئن در قوسها
ـ تعیین محل نصب علائم مقرراتی، اخطاری و راهنمایی
ـ تعیین طول مناطق سبقت ممنوع
ـ حفاظت مناطق نزدیک سرعت
۳ـ مطالعات قبل و بعد برای ارزیابی تغییرات
۴ـ تحلیل تصادف: رابطه سرعت و میزان تصادفات که ممکن است به بعضی ضوابط اصلاح کننده منجر گردد.
۵ـ طرح هندسی: طول خطوط تغییر سرعت، قوسها و مسافت دید مستقیما با سرعت متناسب بوده و با آن تغییر میکند.
۶ـ مطالعات تحقیقاتی به منظور دست یابی به رابطه ظرفیت با
ـ رابطه ظرفیت با سرعت متوسط حرکت
ـ تغییرات سرعت با حجم ترافیک
ـتحلیل تغییرات سرعت
ـ اثرات موانع کنار جاده ای در سرعت
امکان مطالعه
محل آزمایش برای تعیین سرعت به صورت زیر تعیین میشود:
۱ـ محلهای کلی: بستگی به هدف مطالعه دارد:
ـ برای تعیین روند معمولا ایستگاههایی در قسمتهای باز و مستقیم جادههای خارج شهری و یا بین تقاطعها در خیابانهای شهری که دور از تاثیر تابلوها و چراغهای راهنمایی باشد در نظر گرفته میشود.
ـزمانی که لازم باشد اطلاعات بدست آمده در برنامه ریزی وسایل کنترل مورد استفاده قرار گیرد محل باید در قسمت تحت مطالعه و تا حد ممکن دوراز اثرات عوامل خارجی باشد
ـمطالعات قبل و بعد معمولا در یک محل انجام میشود و طوری انتخاب میشود که اثرات شرایط تغییر یافته را اندازه گیری کند.
ـمطالعه محلهایی که مسئله خاصی دارد معمولا به اطلاعاتی در مورد سرعت نزدیک شدن وسایل نقلیه به آن نقطه نیاز دارد. محل اندازه گیری طوری انتخاب میشود که سرعت قبل از تاثیر آن مسئله بر وسایل نقلیه اندازه گیری شود.
۲ـمحلهای خاص: در محلهای کلی و به طریقی که اثرات شخص آمارگیر و وسایل او بررسی سرعت وسایل نقلیه حذف شود انتخاب میشود. نکاتی که در نظر گرفته میشود عبارتند از:
ـ وسایل پایه پنهان باشند و یا به اندازه کافی برای رانندگانی که به آن نزدیک میشوند ناشناس باشد.
ـ آمارگیر باید طوری قرار گیرد که اطلاعات بدون اینکه رانندگان از آن مطلع شوند ثبت شود.
ـوسیله نقلیه آمارگیر باید پنهان باشد و یا در محل نباشد مگر اینکه در پارکینگ عمومی باشد.
ـاز جمع شدن تماشاچی باید جلوگیری شود.
۳ـمتغیرهایی که در سرعت موثر هستند باید شناخته شود زیرا حضور آنها ممکن است نتایج را خدشه دار کند برحسب هدف از مطالعه ممکن است نیاز به حذف این خدشه باشد یا نباشد. این متغیرها عبارتند از:
ـراننده و طول مسافتی که طی میکند، تعداد مسافرین، جنس، سن، تاهل، محل سکونت ( شهری یا خارج شهری )
ـ وسیله نقلیه با توجه به نوع آن، عمر آن، وزن وسیله نقلیه، مارک وسیله نقلیه و توان آن
ـ جاده شامل موقعیت جغرافیایی، نوع، قوسها، شیب، طول شیب، مسافت دید، تعداد خطوط عبور، نوع رویه، موقعیت خط عبور، مانع کنار جاده، فراوانی و فاصله تقاطعها و توسعه اطراف.
ـترافیک شامل حجم، دانسیته، سبقتها، ترافیک مقابل کنترل دسترسی وسایل کنترل ترافیک و مقررات سرعت.
محیط شامل زمان ( ساعت، روز، ماه و فصل ) و آب و هوا
زمان مطالعه:
زمانهایی که سرعت اندازه گیری میشود به هدف مطالعه بستگی دارد معمولا متوسط نتیجه چند ساعت غیر اوج مورد استفاده قرار میگیرد، مطالعات روند و مطالعات قبل و بعد باید در ساعتها و شرایط یکسان قابل مقایسه انجام شود از آب و هوای بد و شرایط غیر عادی حجم باید اجتناب شود.
روشهای اندازه گیری سرعت:
روشهای مختلفی برای جمع آوری اطلاعات سرعت با توجه به امکانات موجود وجود دارد بیشتر روشها براساس اندازه گیری زمان حرکت در فاصله مشخص میباشد تنها یکی از روشها با استفاده از امواج رادیویی ( راداری ) میباشد.
۱ـ استفاده از رابطه زمان و مسافت: ساده ترین و متداول ترین روش جمع آوری اطلاعات سرعت، اندازه گیری زمان لازم برای پیمودن یک فاصله متوسط وسیله نقلیه میباشد. این زمان را میتوان با روشهای دستی الکترومکانیک، الکتریک یا الکترونیکی اندازه گیری کرد.
ـعلامت گذاری رویه:
مزایا: بعد از راه اندازی اولیه برای مطالعات بعدی نیاز به راه اندازی مجدد ندارد. علامتگذاری رویه قابل تجدید میباشد. چون علامت گذاری رویه مدت زیادی روی سطح باقی میماند اثر چندانی در رفتار رانندگان ایجاد نمی کند.
معایب: خطای جزئی به علت پارالاکس ممکن است ایجاد شود. در صورت تغییر محل فرد آمارگیر در مراحل بعدی ممکن است این خطا تغییر کند.
ـروش انوسکوب ( جعبه آینه ):
مزایا: سادگی، ارزانی قیمت به لحاظ سادگی نصب دستگاه و میتواند طوری در محل نصب شود که بر رفتار رانندگان موثر نباشد.
معایب: وقت زیاد برای انتخاب نمونه مورد نیاز لازم است، در ترافیک بر حجم قابل استفاده نیست و برای ترافیک با حجم کم استفاده میشود.
ـدستگاههای الکترومکانیکی:
مزایا: دستگاهی ساده که خطای انسانی را کم میکند
معایب: نیاز به لولههای باد دارد که روی رفتار رانندگان تاثیر گذاشته و باعث دگرگونی توزیع سرعت میشود در ترافیک باحجم زیاد قابل استفاده نیست.
ـدستگاه ثبات ترسیمی:
این وسیله میتواند ۲۰ قلم اطلاعات مختلف را بر روی یک کاغذ که با سرعت ثابت حرکت میکند ثبت کند. با این دستگاه میتوان اطلاعات را به تفکیک برای دو خط عبور و یا یک جهت حرکت به دست آورد.
مزایا: ۱ـسابقه دائمی از اطلاعات به دست آمده مربوط به هر وسیله نقلیه باقی خواهد ماند لذا اطلاعات جامع تری میتوان بدست آورد.
معایب: دستگاه تخصصی است و بنابراین گران است، معایب لولههای باد را نیز دارد. ساده کردن و مرتب کردن اطلاعات وقت گیر و خسته کننده است.
ـ انواع دستگاههای مختلف الکترونیکی:
برای اندازه گیری سرعت اندازه گیری زمان را با کرونومترهای الکترونیکی انجام داده و با لولههای باد با تماس الکتریکی کار میکند. دستگاه دیگر با استفاده از یک خازن دقیق که با استفاده از منبع انرژی تا ولتاژ مشخصی پر شده است زمان را اندازه گیری میکند. عکس العمل لولهها اول باعث شروع تخلیه خازن میشود و لوله دوم عمل تخلیه را قطع میکند. مقدار ولتاژ باقی مانده متناسب با سرعت وسیله نقلیه است و سرعت را مستقیم میتوان از روی دستگاه قرائت کرد.
۲ـروشهای عکس برداری:
با عکس برداری از جریان ترافیک در فواصل زمانی مشخص میتوان مسافت پیموده شده توسط وسیله نقلیه را که از مقایسه دو عکس متوالی بدست میآید، تقسیم بر فاصله زمانی بدست آورد و سرعت را محاسبه کرد. این روش که به عکس برداری تدریجی معروف است نیاز به یک دوربین فیلمبرداری مجهز به دستگاهی است که با فواصل زمانی مشخص عکس میگیرد.
۳ـدستگاههایی که بر اساس اصل دوپلر میکند.: در این دستگاههای راداری و صوتی یک موج رادیویی یا صوتی با فرکانس مشخص به سمت وسیله نقلیه در حال حرکت فرستاده میشود. موج بازتاب دارای فرکانس دیگری است و اختلاف فرکانس متناسب به سرعت وسلیه نقلیه است.
مزایا: در این روش از لولههای باد اثری نیست، دستگاه به سادگی نصب شده و پنهان کار میکند به طوری که از دید مخفی بوده و تاثیری در رفتار رانندگان ندارد.
معایب: دستگاه نسبتا گران است در صورتی که دو وسیله نقلیه در برد آن باشد سرعت بیشتر را میدهد. تشخیص یک وسیله نقلیه در ترافیک سنگین مشکل است.
آنالیز اطلاعات سرعت:
معمولا اندازه گیری سرعت با نمونه گیری از وسایل نقلیه در یک محل انجام میشود و از روی آن نتیجه میشود و مشخصات کلی ترافیک بدست میآید. به علت عدم اطمینان کافی که در مشخص کردن خطوصیات ترافیک براساس نمونه گیری وجود دارد و به خاطر اینکه وسیله نقلیه موجود در ترافیک با سرعت یکنواخت حرکت نمی کند و دارای توزیع خاصی با دامنه نسبتا گسترده ای میباشد از ریاضیات آماری در تحلیل سرعت باید استفاده کرد که شامل موارد زیر است:
۱ـجمع آوری اطلاعات در جدول
۲ـترسیم منحنیها که شامل هیستوگرام فراوانی، منحنی توزیع فراوانی و منحنی تجمعی فراوانی است.
اطلاعات بدست آمده از مطالعات سرعت در یک مدت زمانی مثلا توسط رادار توزیع سرعت را در زمان نشان میدهد و مقدار متوسط آن که همان میانگین ریاضی سرعت میباشد به نام سرعت میانگین زمانی خواهد بود. این توزیعها یکسان نیستند و سرعت میانگین زمانی بیشتر از سرعت میانگین فضایی است. اگر یک قسمت از جاده در نظر گرفته شود که در انتهای آن برای مدت زمانی مشخص آمارگیری سرعت انجام میشود نمونه گیری شامل تعدادی وسیله نقلیه با سرعت زیاد که قبل از شروع آمارگیری از ابتدای قسمت گذشته اند نیز خواهد شد اما شامل تعدادی وسیله نقلیه با سرعت کم که در شروع آمارگیری وارد قسمت مشخص شده بودند نخواهد شد.
سرعت میانه:
سرعتی است که نصف تعداد نمونهها با سرعتی کمتر از آن و نصف دیگر با سرعتی بیشتر از آن حرکت میکند. سرعت میانه را میتوان با استفاده از منحنی فراوانی تجمعی براساس ۵۰% پیدا کرد.
سرعت نمونه: سرعتی است که فراوانی آن حداکثر است تعیین سرعت نمونه به طور دقیق امکان پذیر نیست ولی با استفاده از منحنی توزیع فراوانی ( نقطه max منحنی ) میتوان مقدار آن را به طور تقریبی پیدا کرد.
انحراف معیار: چون تمام وسایل نقلیه با سرعت یکسان حرکت نمی کنند سرعتها دارای یک پراکندگی یا گستردگی در اطراف میانگین میباشند.
متداول ترین نوع خطاها عبارتند از:
۱ـانتخاب وسیله نقلیه در هر گروه: بعضی مواقع حرکت ترافیک در جادهها گروهی است انتخاب اولین وسیله در گروه معمولا ساده ترین روش میباشد ولی اغلب اولین وسیله نقلیه کندترین آنها میباشد. وسایل نقلیه دیگر نیز در گروه باید انتخاب شود که از خدشه دار شدن نمونه به سمت سرعتهای کند اجتناب شود.
۲ـانتخاب درصد زیاد ماشینهای بزرگ ( کامیون و اتوبوس ): کامیونها معمولا کندتر از سایر وسایل نقلیه حرکت میکنند و انتخاب آنها باید متناسب با درصد وجود آنها در ترافیک باشد.
۳ـقابل به انتخاب وسایل نقلیه ای که خیلی تند و خیلی کند حرکت میکنند. از این تمایل باید جلوگیری شود. در مطالعات سرعت تعیین کندترین یا تندترین وسیله نقلیه مورد نظر نیست.
خصوصیات سرعت:
۱- روندهای سرعت: تغییرات ایجاد شده در وسایل نقلیه مخصوصا در سرعت و سیستم ترمزها طراحی بهتر راهها باعث افزایش مداوم سرعت عمل در تمام راهها شده است.
۲ـتوزیع سرعت: رانندهها در انتخاب سرعت تحت تاثیر عوامل زیاد از جمله: حجم ترافیک، دانسیته ترافیک، شرایط جاده، شرایط وسیله نقلیه، شرایط محیطی و محدودیتهای قانونی سرعت قرار دارند. وقتی شرایط ترافیک موجود راه طوری باشد که رانندهها بتوانند با هر سرعتی که متمایل هستند حرکت کنند همیشه یک گستردگی در دامنه سرعتهای وسیله نقلیه وجود دارد. تحت این شرایط توزیع سرعت از توزیع نرمال پیروی میکند.
۳ـ تاثیر حجم در ترافیک بررسیهایی که در سطح وسیع انجام شده نشان میدهد که یک رابطه خطی بین حجم و سرعت متوسط وقتی که شرایط دیگر یکسان باشد و دانسیته از مقدار بحرانی بیشترنشده باشد وجود دارد. دانسیته ترافیک بحرانی معمولا در سرعت حدود KM/h48 با حجم ترافیک نزدیک به ۲۸۰۰ اتومبیل در ساعت برای ۲ طرف یک جاده دو خطه معمولی و نزدیک به ۲۰۰۰ اتومبیل در ساعت برای هر خط عبور یک جاده اتوبانی اتفاق میافتد. سرعت متوسط به صورت خطی با افزایش حجم کاهش مییابد حجم ترافیک و سرعت با افزایش عرض خط عبور نیز زیاد میشود.
۴ـتغییرات سرعت در طول روز: یک مطالعه برای بزرگ راهها نشان میدهد سرعت متوسط در شب و روز تقریباً مساوی است ولی توزیع سرعت در شب و روز اختلاف قابل توجهی دارد.
۵ـ تغییرات سرعت متوسط برای وسیله نقلیه مختلف: در جریان آزاد ترافیک سرعت متوسط اتوبوسها نزدیک به سرعت متوسط اتومبیلها و بیشتر از سرعت متوسط کامیونها میباشد. مقایسه انواع اتومبیلها نشان میدهد اختلاف چندانی در سرعت آنها و مخصوصاً در بزرگ راههای شهری وجود ندارد.
۶ـتاثیر توسعه محیط در سرعت: مناطق مسکونی وسیع باعث کاهش سرعت میشود، مقدار این کاهش بیشتر بستگی به محدودیتهای جانبی به وجود آمده دارد تا تراکم نسبی ناحیه مسکونی، درخت کاری زیاد و نزدیک جاده به این کاهش سرعت کمک میکند. مناطق تجاری متراکم به علت راههای دسترسی و شرایط مربوطه حد اکثر تاثیر منفی را در کاهش سرعت دارد ( حدود ۳۰% )
۷ـ تاثیر آب و هوا در سرعت: آّب و هوای بد با عث کاهش سرعت میشود مقدار آن بستگی به شدت بدی آب و هوا دارد. آب و هوای طوفانی سرعت متوسط کل ترافیک را حدود ۴۰% کم میکند و تراکم ترافیک ممکن است در حدود ۶۰% دانسیته بحرانی اتفاق بی افتد. این درصدها نسبت به حالت جریان آزاد ترافیک و آب و هوای خوب حساب شده است.
۸ـ اثرات راننده در سرعت: اگرچه رانندگان قادر به تخمین دقیق سرعت وسیله نقلیه مقابل نیستند توانایی لازم جهت تخمین فاصله با وسیله نقلیه مقابل را دارا هستند. آزمایشات نشان داده است رانندههای وسیله نقلیه در موقع سبقت گیری به طور موثری از اطلاعات خود در مورد وسیله نقلیه مقابل استفاده میکنند.