Trpforum 2014 Session 43 Kapacitet Tätort K-L. Bång

KAPACITET TÄTORT

Karl-Lennart Bång, KTH Trafik och logistik

Omfattning:

- Signalreglerade korsningar (3- o. 4-vägskors; skyttelsign.)* Beräkning av kapacitet och framkomlighetseffekter* Kapacitetsanalys med hjälp av simulering

- Gator * Frifordonshastighet (KTH forskningsrapport 2012)* Hastighet-flödessamband (Effektsamband 2013)

- Gång- och cykeltrafikanläggningar

1Transportforum 2014 session 43 METKAP: K-L. Bång Kapacitet Tätort

Transportforum 2014 session 43 METKAP: K-L. Bång Kapacitet Tätort 2

Signalreglerade korsningar

Underlag:

- Vägverket TV131 1977-02: Beräkning av kapacitet, kölängd och fördröjning i vägtrafikanläggningar Kapitel 8 Signalreglerade korsningar (författare K-L. Bång)

- Trivector Traffic 2010 Olstam, J; Hagring O; Allström A. CAPCAL 3.3 Beräkningsmanual.

- EMV-projektet (1999 – 2004 KTH, VTI, Trivector):* Al-Mudhaffar, A. 2003. Datainsamling som underlag för simulering* Hagring O; Allström A et al 2005: Mätning av framkomlighet i plan-

korsningar med trafiksignaler (mättnadsflöden , kritiska tidsavstånd mm)

- METKAP-projektet (2009-2013)Utveckling av beräkningsmetoder (KTH, Trivector)

- Capcalutveckling (2012-2013)Signalreglerade korsningar (Trivector, KTH)


Signalreglerade korsningar

Resultat:

- TRV2013/64343 Metodbeskrivning för beräkning av kapacitet ….. Kapitel 4: Signalreglerade korsningar (K-L. Bång och J. Wahlstedt)

- TRV2013/79994 Kapacitetsanalys med hjälp av simuleringKapitel 6: Signalreglerade korsningar (J. Wahlstedt)

- TRV2013/92033 Kalkylhjälpmedel för kapacitetsanalysMS-Excel Signalreglerade korsningar (K-L. Bång, J. Wahlstedt)

- TRV2013/92041 Användarhandledning för CAPCAL 4.0 (L. Linse)


Förutsättningar för beräkningsmetod:

- Tidstyrd signalreglering med korrektioner för effekter av trafikstyrning

- Optimerad tidsättning mht minimering av interaktionsfördröjning för fordonstrafik

- Geometrisk fördröjning för fordon som inte fördröjs pga signalen eller interaktionsfördröjning kan beräknas enligt metod förEj signalreglerad korsning

Transportforum 2014 session 43 METKAP: K-L. Bång Kapacitet Tätort

5

Överblick av beräkningsgången

A Indata (utformning, trafikflöde, signalreglering)

B Beräkning av säkerhetstider, minsta gröntidoch förlusttid per omlopp

C-1 Tidsättning omgång 1(baseras på antagen tidsättning och trafikfördelning mellan parallella körfält)

C-2 Tidsättning omgång 2 m fl iterationer(baseras på tidsättning och trafikfördelningfrån föregående iteration)

D Beräkning av framkomlighetseffekter


Indata avseende utformning

Körfälts

bredd

Längd kort

körfält

Stopplinje

Ö.g.ställe

LstoppWcrRadie

Refug-

bredd

Anslutn-

vinkel


7

Tillfart nr 1 2 3 4

Hastighetsgräns (km/h) 50 50 50 50

Kurvradie högersväng (m) 7 7 7 7

Anslutningsvinkel (grader) 90 90 90 90

Lutning +/- % 0 0 0 0

Avstånd stopplinje - tvärgat. kantlinje Lstopp (m) 7 7 7 7

Avst. Stopplinje - övergångställe LS-ÖG (m) 1 1 1 1

Vsv bilar kan köa utan blockera efterfölj. fordon 1 1 1 1

Köutrymme efter rött: Vsv 2 1 2 1

Hsv 2 1 2 1

Bredd övergångsställe (m) 4 4 4 4

Längd övergångsställe Lög 14,5 10,0 14,5 10,0

Körfältsbredd och längd (m) Kf nr Bredd Längd Bredd Längd Bredd Längd Bredd Längd

-1 3,5 2,75 16 3,5 2,75 24

-2 3 2,75 3 2,75

-3

-4

Refug 1,5 1,5 1,5 1,5

Frånfart 6,5 3,0 6,5 3,0

Total gatubredd (m) 14,5 10,0 14,5 10,0

Indata avseende utformning, forts.


Indata avseende körfältsindelning


Blankett 4A-2 Trafikflöden

2.

Totalt

150 180 80 410Korrektionsfaktorer

- Körfältsbredd

Tung Cyklar i

Trafik blandtrafik

Andel Antal/h

1 0,05

2 0,20

3 0,05

4 0,10

Gång./h 200

Cykl/h

170

110 3.Gång./h 500 Gång./h 700 850

720 Cykl/h Cykl/h

80

120

Totalt 1100

Totalt 950

Gång./h 150

Cykl/h

Totalt

50 150 150 350

4.

Fordon / h

Tillfart

Fordon / h

Fordon / h

Fordon / h

Indata avseende trafikflöden


Beräkning av säkerhetstid

Automatisk beräkning av säkerhetstid och minsta gröntid i MS Excel och Capcal


11

Val av fasindelning

GrundregelSå få signalfaser som möjligt ger högst kapacitet och lägst medelfördröjning.

1) I första hand tidssepareras bara primärkonflikter mellanraktframgående trafik från korsande gator

2) Vid behov mht kapacitet för svängandetrafikströmmar eller trafiksäkerhettidssepareras också kritiska sekundärkonflikter ●genom särskilda signalfaser

Väg A

Väg B Fas 1 Fas 2

Fas 1

Fas 2

Gröntid g1

Omloppstid c

Allrött

Rött Gult

Gröntid g2 Säkerhetstid


Exempel på fasbilder Fasbilder enligt exempel för fas nr

(Se inmatnings sida "signaler" i CAPCAL 4.0) 1 2 3 4 5 6

A B

H1 H2

Fas Nr.Min gröntid

g min

Max gröntid

g max

Förlusttid F

1 11 4,4

2 11 3,9

3 0 0,0

4 0 0,0

5 0

∑ 22,0 0,0 8,3

Förlusttid per omlopp Total förlusttid:

Signalstyrning Omloppstid (sek)Tidsstyrd Trafikstyrd Samordnad Beräknas 1

1 Fast

A BC D

E F G H

I J K L

Indata för signalreglering


Tidsättning omgång 1

Överslagsmässig beräkning• Bestäm körfältstyper och trafikflöde per körfält• Bestäm mättnadsflöden och belastningskvoter q/s• Identifiera kritisk konfliktpunkt• Bestäm omloppstid och gröntidsfördelning• Beräkna kapacitet och belastningsgrad


Tidsättning omgång 2 och fortsatta iterationer

Detaljberäkning

• Kontrollera fasindelning, körfältstyper, minsta gröntider och säkerhetstider

• Bestäm mättnadsflöden och belastningskvoter• Identifiera kritisk konfliktpunkt• Bestäm omloppstid och gröntidsfördelning• Beräkna kapacitet och belastningsgrad


Bestämning av körfältstyp


16


Mättnadsflöden typ A och B

Typ A Typ B

1900 f/gh

Bestäms enligt diagram

nedan)

1700 f/gh (för dubbla

svängande körfält 1500

f/gh,kf)


18

Mättnadsflöden körfältstyp C

Mättnadsflöde typ C


Mättnadsflöden typ C (forts.)

Tidsättning omgång 1: Typfall för beräkning av sC

Typ-

fall

Signalfaser Omloppstid c sek Effektiv

gröntid

g sek

Rödtid

r sek

Ö.g.

ställets

längd

lcr m

Köutrymme

efter vxl till

rött Normal Max vid

överbe-

lastning

1 Tvåfas =

Blandfaser

60

90

25

35

< 15

1

2 Trefas =

Separatreglering

av vsv trafik i

ena gatan (se

4.5.3)

80

120

25

55

15-20

2

3 Fyrfas =

Separatreglering

av vsv trafik i

bägge gatorna

100

150

30

70

15-25

2


Mättnadsflöden typ C (forts.)

Exempel för typfall 1:

0100200300400500600700800900

10001100120013001400150016001700180019002000

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Mä

ttn

ad

sflö

de

fo

rdo

n

Andel svängande fordon psv

0

250

500

750

1000

1250

1500

Gående/h


Mättnadsflöde körfält typ D (mötande konflikt)


22


23


Mättnadsflöden körfältstyp D, forts…

Exempel på diagram i metodbeskrivningen

Bestämning av Nk


Mättnadsflöden körfältstyp D, forts…

Exempel på diagram i metodbeskrivningen

Bestämning av sg för ag =4,8 sek

Bestämning av sg för typfall 1 :


26

Inverkan av korta körfält(grönt i samma fas som angränsande körfält)

Fall 1 Fall 2

Mättnadsflödesbidrag s’ till kf 1 från kf 2 bestäms mht risken för blockering av det korta körfältet som funktion av andel högersvängande fordon, se nästa bild

1 1 2 2

flaskhals


Inverkan av korta körfält Fall 2

Antalet köande fordon i det korta körfältet vid grönfasens början beräknas som summan av utfallet

av alla fall som kan uppstå = 𝑷(𝑵𝟐) ∙ 𝑵𝟐 enligt formlerna nedan för alla utfall av N2 :

𝑃 𝑁2 = 0 = 𝑁𝑚𝑎𝑔

0 ∙ 𝑝1

𝑁𝑚𝑎𝑔

𝑃(𝑁2 = 𝑁𝑚𝑎𝑔 ) = 𝑝2

𝑁𝑚𝑎𝑔 för N1 = 0

𝑃(𝑁2 = 𝑁𝑚𝑎𝑔 ) = 𝑁𝑚𝑎𝑔 + 𝑁1

𝑁𝑚𝑎𝑔 − 𝑁𝑚𝑎𝑔 +𝑁1−1

𝑁𝑚𝑎𝑔 ∙ 𝑝1

𝑁1 ∙ 𝑝2

𝑁𝑚𝑎𝑔 för

0 <N1 < Nmag

[3]

𝑃 0 < 𝑁 2 < 𝑁𝑚𝑎𝑔 = 𝑁𝑚𝑎𝑔 +𝑁2

𝑁2 − 𝑁𝑚𝑎𝑔 +𝑁2−1

𝑁2−1 ∙ 𝑝1

𝑁𝑚𝑎𝑔 ∙ 𝑝2𝑁2


Inverkan av korta körfält Fall 2 (forts..)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

An

tal k

öan

de

fo

rdo

n i

de

t ko

rta

körf

älte

t =

Nkö

, blo

ck.

Andel svängande fordon psv

6

5

4

3

2

1

7Nmag =


Tillfart Körfält Grönt Fastyp Körfälts AndelMättnadsflöde si fordon /gh Dim.

nr i fas nr typ svängande Bas- Korrektionsfaktorer Slut- mättnads-

Psv värde TungLutning Kf-breddÖvr.korr. värde flöde s

se 8A-2

trafik f/gh

KOL:1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1: A-vägen V, R+H 11 2 H2 C 0,25 1750 0,981 1,000 1,00 1717 1717

R+V 12 2 H2 C 0,23 1750 0,981 1,000 0,97 1666

" " " " D 0,23 1200 0,981 1,000 0,97 1142 1142

2: B-gatan N: H (kort kf), 21 1 H1 kort 1,00 1,000 Kort kf 115

flaskhals R+H 22 1 H1 C 0,37 1470 0,886 1,000 0,94 1225

" R+V " " " C 0,20 1560 0,837 1,000 0,94 1227 1227

" R+V " " " D 0,20 1660 0,869 1,000 0,94 1356

3: A-vägen Ö, R+H 31 2 H2 C 0,31 1710 0,980 1,000 1,00 1676 1676

R+V 32 2 H2 C 0,15 1810 0,983 1,000 0,97 1725

" " " " D 0,15 1420 0,983 1,000 0,97 1353 1353

4: B-gatan S, H (kort kf ) 41 1 H1 kort 1,00 1,000 Kort kf 210

flaskhals R+H 42 1 H1 C 0,43 1280 0,950 1,000 0,94 1143 1353

" " C 0,14 1700 0,905 1,000 0,94 1446

" R+V " " " D 0,14 1620 0,934 1,000 0,94 1422

Beräkn. ex 1: Mättnadsflöden – slutvärden


Beräkn. ex 1: Dimensionerande belastningskvot

.

Tillfart Körfält Grönt

nr i fas nr

se 8A-2

KOL:1 2 3

1: A-vägen V, R+H 11 2

R+V 12 2

" " "

2: B-gatan N: H (kort kf), 21 1

flaskhals R+H 22 1

" R+V " "

" R+V " "

3: A-vägen Ö, R+H 31 2

R+V 32 2

" " "

4: B-gatan S, H (kort kf ) 41 1

flaskhals R+H 42 1

"

" R+V " "

Summa

Dim. Dim. Belastn.kvot Steg A

mättnads- flöde Dim max qi/si

flöde s q q i/s i mht huvudfaser

dim. qi/si

f/gh f/h per körfält

13 14 15 16

1717 570 0,332

1142 380 0,332

1227 410 0,334 0,334

1676 609 0,363

1353 491 0,363 0,363

1353 350 0,259

0,697


Tidsättning omgång 1

Väg A

Väg B Fas 1 Fas 2

Fas 1

Fas 2

Gröntid g1

Omloppstid c

Allrött

Rött Gult

Gröntid g2 Säkerhetstid



33

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90

Om

lop

pst

id s

ek

Summa q/s

5

10

15

20

Samband omloppstid – summa q/s för kritisk konfliktpunkt


Beräkn. ex 1: Tidsättning

Bestämning av omloppstid: Total förlusttid F : F 8,3 Omloppstid c 57,4

F korr = F + ∑ (g - g min ) F korr 8,3 (sek) c korr 57,4

Steg A Steg B g i = (c – F) ∙δ i

Fas j dim q/s Fas j dim q/s δi g i g i,korr g i,max

Bestämning av gröntider: 1 0,334 0,479 23,5 23,5

g i = (c – F) ∙δ i 2 0,363 0,521 25,6 25,6

( OBS: g i inkluderar körbar

del av gultiden)

Summa 0,697 Summa 49,1 49,1


Beräkn. ex 1: Kapacitet och belastningsgrad

.

.

Tillfart Körfält Grönt

nr i fas nr

se 8A-2

KOL:1 2 3

1: A-vägen V, R+H 11 2

R+V 12 2

" " "

2: B-gatan N: H (kort kf), 21 1

flaskhals R+H 22 1

" R+V " "

" R+V " "

3: A-vägen Ö, R+H 31 2

R+V 32 2

" " "

4: B-gatan S, H (kort kf ) 41 1

flaskhals R+H 42 1

"

" R+V " "

Summa

Dim. Dim. Belastn.kvot Steg A

mättnads- flöde Dim max qi/si

flöde s q q i/s i mht huvudfaser

dim. qi/si

f/gh f/h per körfält

13 14 15 16

1717 570 0,332

1142 380 0,332

1227 410 0,334 0,334

1676 609 0,363

1353 491 0,363 0,363

1353 350 0,259

0,697

Gröntid g i sek Kapacitet Bel.grad

g i = (c – F) ∙δ i Ki= Xi =

Bas- Korr. si*gi/c qi/Ki

värde värde

19 20 21 22

25,6 766 0,75

25,6 509 0,75

23,5 504 0,81

25,6 747 0,81

25,6 604 0,81

23,5 555 0,63


Beräkning av framkomlighetseffekter

• Antal köande fordon

• Kölängd

• Antal och andel stoppade fordon

• Andel fördröjda fordon

• Medelfördröjning (deterministisk + slumpmässig)


Kö

Tid

A

B

C

r g

q q-s

Omloppstid c


Kö

Tid

A

B C

D

r gk gg

q

sk - q

sg - q

Omloppstid c

E F

Term 1 för körfält där köavvecklingen inte är konstant under gröntiden:



0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135

Me

de

lfö

rdrö

jnin

g (s

ek/

ford

on

)

Omloppstid (sek)

Samband omloppstid – fördröjningBeräkningsexempel 1 tvåfaskorsning

Q = 2800

Q=3300

Total trafikFordon/h

Min. fördröjning


41

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30 35 40 45 50 55 60

Me

de

lfö

rdö

jnin

g(s

ek/

ford

on

)

Gröntidsandel fas 1 (%)

Samband gröntidsfördelning – fördröjningBeräkningsex. 1 Tvåfas

Q=3300

Q=2800

Total trafikFordon/h

Min. fördröjning


Gator

Underlag:

- Vägverket TV131 1977-02: Beräkning av kapacitet, kölängd och fördröjning i vägtrafikanläggningar Kapitel 3 Väg- och gatusträckor

- Bång, K-L: Pezo-Silvano; A. Utvärdering av nya hastighetsgränser i tätort. KTH Trafik och logistik 2012

- Aronsson, K. Speed characteristics of urban street segments. KTH Stockholm 2006.

- Nissan, A. Parkering i Storstad; KTH Teknisk rapport Stockholm 2011

- Trafikverket Effektsamband för transportsystemet. Steg 3 och 4 Bygga om eller bygga nytt Uppdatering 2013


Gatulänkar

Beräkning av frifordonshastighet för två-och flerfältsgator där länkens egen utformning och trafikreglering i första hand påverkar framkomligheten.

Mindre korsningar och utfarter

med väjningsplikt

Större korsning där

länken inte har företräde

Större korsning där

länken inte har företräde

Länklängd

Ri

1

Ri 2


Utvärdering av nya hastighetsgränser i tätort

Slutrapport

Juli 2012

KTH Trafik och logistik Karl-Lennart Bång och Ary Pezo-Silvano

K-L. Bång: Utvärdering av nya hastighetsgränser - Transportforum 201245

Utvärdering av ändrade hastighetsgränser i tätort 2009-2011

Dataunderlag: KTH:s + LTH:s mätplatser, medelvärden för båda riktn.(195 fall)

Metod: Stegvis multipel linjär regression, R2 = 0,757

Beroende variabel: Frifordonshastighet för personbilar

Oberoende variabler: - Områdestyp, bebyggelsekaraktär- Huvudväg eller lokalväg; väg eller gata- Tvärsektion och längdprofil- Förekomst av underordnade korsningar och in/utfarter- GC-anordningar; busshållplats

46

Inverkan av hastighetsgräns och utformning forts.

Frifordonshastighet (km/h) =

30,1 + 0,258*Hastighetsgräns + 0,010*Länklängd – 4,71*Områdestyp

+ 3,76*Huvudnät+ 0,831*Körbanebredd – 4,93*Parkering – 5,82*Gångbana

– 1,96*Allé

Variabel Definition och kodning för studerad

länk och färdriktning

(Konstant) Konstant (km/h)

Hastighetsgräns Skyltad hastighet (40, 50 eller 60 km/h)

Länklängd Sträcka med ”right-of-way” (m)

Områdestyp Stenstad (1) eller villaområde (0)

Huvudnät Ja (1) eller nej (0)

Körbanebredd Körbanebredd exkl mittremsa och vägren (m)

Gatuparkering Ja (1) eller nej (0)

Gångbana Ja (1) eller nej (0)

Allé Träd utmed vägkant eller i mittremsa = Ja (1), nej (0)

Transportforum 2014 session 43 METKAP: K-L. Bång Kapacitet Tätort47

Gatusträckor

Beräkning av kapacitet, färdtid och medelhastighet för hela sträckor inklusive ingående länkar och korsningar.

Kapacitet och fördröjning i större korsningar beräknas med hjälp av metoderna i METKAP kapitel 4 – 6.

Korsning 1

Länk 2 Länk 3 Länk 4

Korsning 2 Korsning 3

Större korsningar där länken inte har företräde

Länk 1

METKAPHandbok för kapacitetsberäkning i GC-

anläggningar, TRV2013/92038

Svante Berg

Gångtrafikanläggningar

Kapacitetsberäkning för:• Gångbanor• Trappor• Övergångställen

(obevakade)• Signalreglerade

övergångställen• Utrymning

• Beräkningsexempel gående (XL)

49

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

0 1 2 3

Has

tigh

et

(m/s

)

Utrymme per gående (m2)

Kommentar• Empiriska underlaget för

gångtrafikanläggningar är svagare än för metoderna avseende motorfordonstrafik.

• Ändrat väjningsbeteendet vid obevakade övergångställen efter ”ZEBRA-lagen”, dåligt undersökt.

• Alternativa analysmetoder, simulering ej beskrivna.

• Generellt lite uppdateringar, mer forskning behöves.

50

Kommentar: förmodligen ligger idag kritiskt tidsavstånd i det lägre intervallet. Förmodligen ligger det på 7-9 s i medel (50%).

Bredd (m) Kritiskt tidsavstånd, a

(s)Andel (%)

8590

I95 99

4 6,1 6,7 7,6 9,3

6 7,7 8,4 9,5 11,78 8,6 9,4 10,6 13,0

10 10,3 11,3 12,7 15,6

Cykeltrafikanläggningar

Kapacitetsberäkning för:• Cykelbanor• Cykelfält i körbana• Cykel i blandtrafik• Korsning mellan cykelbanor

och vägar eller gator.

• Beräkningsexempel cykel (XL)

• Ej signalreglerade korsningar

51

Kommentar

- Empiriska underlaget för cykeltrafikanläggningar svagare än

metoder avs. motorfordonstrafik.

– Begränsningar som ex.

• hur gatubredd och körfältsbredd påverkar interaktionen mellan cyklar och övriga fordon ej studerat.

• Hur blandtrafik med gående påverkar kapaciteten behandlas ej.

– Ej ”näteffekter”.

– Generellt lite uppdateringar, mer forskning behöves.

52

Date post:	11-Jul-2015
Category:	Technology
Upload:	klbang
View:	124 times
Download:	3 times

Trpforum 2014 Session 43 Kapacitet Tätort K-L. Bång

Technology