Lataa PDF.
Keskusta-alueiden yksisuuntaisia katuja tarkastellaan kriittisesti. Kaupungin virkamiehet ja kaupunkisuunnittelijat ovat aloittaneet liikkeen, jonka tavoitteena on muuttaa keskustan katuverkot perinteisestä yksisuuntaisuudesta kaksisuuntaisiksi. Tämä pyrkimys näyttää suurelta osin onnistuneen – monet kaupungit (esim. Denver, CO; Dallas ja Lubbock, TX; Tampa, FL; Des Moines, IA; Salina, KS; Kansas City, MO; Sacramento, CA) ovat joko hiljattain toteuttaneet tai ovat parhaillaan toteuttamassa tällaista muutosta. Näiden muutosten tarkoituksena on parantaa ajoneuvojen kulkuyhteyksiä ja vähentää kuljettajien hämmennystä. Päätökseen vaikuttavat monet lisätekijät, mutta yleinen lähtökohta on selvä: matkustajat ja asukkaat suosivat kaksisuuntaisia katuja monista taloudellisista ja viihtyisyyssyistä, kun taas liikenneinsinöörit ja liikennesuunnittelijat uskovat, että yksisuuntaiset kadut palvelevat liikennettä tehokkaammin.
Tutkimuksessamme käytämme idealisoitua liikenneverkkomallia vertaillaksemme suoraan yksisuuntaisten ja kaksisuuntaisten katuverkkojen tehokkuutta. Siinä havaitaan, että kaksisuuntaiset kadut saattavat palvella liikennettä tehokkaammin, erityisesti silloin, kun matkat verkon sisällä ovat lyhyitä.
Kaksisuuntaiset katuverkot lisäävät taloudellista aktiviteettia ja elinkelpoisuutta
Tämänhetkisessä kaupunkien katuverkon suunnittelua käsittelevässä kirjallisuudessa korostetaan, että kaksisuuntaiset kadut lisäävät taloudellista aktiviteettia ja parantavat keskusta-alueiden elinkelpoisuutta. Esimerkiksi kaksisuuntaiset kadut ovat parempia paikallisille yrityksille, jotka ovat voimakkaasti riippuvaisia ohikulkuliikenteestä. Lisäksi liikennevalojen ajoitus kaksisuuntaisilla kaduilla pakottaa ajoneuvot pysähtymään useammin kuin yksisuuntaisilla kaduilla, jolloin autoilijat pääsevät paremmin tutustumaan paikallisiin liikkeisiin.
Kaksisuuntaisten katujen on myös todettu olevan turvallisempia kuin yksisuuntaisten katujen, ja tähän on useita syitä. Vaikka kaksisuuntaisten katujen risteyksissä on enemmän ristiriitaisia manöövereitä, yksisuuntaiset kadut korreloivat kuljettajan huomion vähenemiseen. Yksisuuntaiset kadut mahdollistavat myös suuremmat ajonopeudet, koska opasteiden ajoituksen ansiosta ajoneuvot pysähtyvät harvemmin. Jalankulkijat myös ylittävät mieluummin kaksisuuntaisia katuja, koska kuljettajat kulkevat niillä yleensä hitaammin ja ajoneuvojen väliset konfliktit ovat paremmin ennakoitavissa.
Yksisuuntainen katuverkko voi estää kuljettajia lähestymästä määränpäätään loogisimmasta suunnasta. Tämä epävarmuus voi pelotella kuljettajia ja joissakin tapauksissa saada heidät epäröimään paluuta.
Keskustan kävijät, saapuivatpa he sitten autolla tai julkisilla liikennevälineillä, suosivat kaksisuuntaisia katuverkkoja yksisuuntaisia katuverkkoja enemmän, koska ne ovat vähemmän sekavia. Kaksisuuntaisessa katuverkossa ajavat kävijät voivat helposti lähestyä määränpäätään mistä tahansa suunnasta. Yksisuuntainen verkko saattaa estää kuljettajia lähestymästä määränpäätään loogisimmasta suunnasta. Tämä epävarmuus voi pelottaa kuljettajia ja joissakin tapauksissa saada heidät epäröimään paluuta. Samoin kaksisuuntaiset kadut helpottavat pysäkin löytämistä paluumatkalla keskustasta – lähes kaikissa tapauksissa bussipysäkki on yksinkertaisesti kadun toisella puolella. Yksisuuntaisissa katuverkoissa paluumatkan pysäkki on kuitenkin yleensä toisella kadulla, mikä voi hämmentää kävijöitä ja saada heidät eksymään.
Lisäksi kaksisuuntaiset katuverkot mahdollistavat sen, että kuljettajat voivat kulkea suorinta reittiä lähtöpaikasta määränpäähän. Tarkastellaan esimerkiksi kuvassa 1a esitettyä matkaa lähtöpaikan O ja määränpään D välillä. Kaksisuuntaisessa verkossa (jota osoittavat kulkusuuntaa osoittavat nuolet) kuljettaja voi kulkea suorinta reittiä kohteesta O määränpäähän D. Verrataan tätä reittiä samaan matkaan yksisuuntaisessa verkossa, kuten kuvissa 1b ja 1c on esitetty. Kuljettaja voi joutua kulkemaan jonkin verran lisämatkaa joko lähtöpaikassa (kuten kuvassa 1b), määränpäässä (kuten kuvassa 1c) tai molemmissa. Näin ollen yksisuuntaisten katuverkkojen käyttö kasvattaa keskimääräistä ajomatkaa minkä tahansa lähtö- ja päätepisteen parin välillä ja lisää ajoneuvokilometrien määrää. Liikennemäärän lisääntyminen tarkoittaa lisääntynyttä polttoaineen kulutusta, päästöjä ja altistumista onnettomuuksille.
Yksisuuntaiset katuverkot lisäävät ajoneuvovirtaa
Yksisuuntaisilla katuverkoilla on yksi ratkaiseva etu kaksisuuntaisiin katuverkkoihin nähden: ne eliminoivat vasemmanpuoleisten kääntymisten ristiriitaiset manööverit risteyksissä. Tämä on ratkaisevan tärkeää, koska vasemmalle kääntyminen vähentää ajoneuvovirtojen maksimivirtaa risteyksissä. Esimerkiksi vasemmalle kääntyvät ajoneuvot, jotka ovat sekoittuneet läpikulkevaan liikenteeseen, joutuvat odottamaan aukkoa vastaantulevassa liikenteessä ja voivat tukkia edellä ajavat ajoneuvot, jotka odottavat läpikulkuliikennettä. Erilliset kaistat voivat erottaa vasemmalle kääntyvät ajoneuvot muista ajoneuvoista ja vähentää näin tukkeutumista, mutta tämä strategia vähentää myös muiden ajoneuvojen käytettävissä olevaa tilaa risteyksen läpi kulkemiseen. Vasemmalle kääntyville tarkoitettuja erillisiä opastimia voidaan käyttää tukkeutumisen poistamiseen, mutta niiden käyttö johtaa monimutkaisempaan opastimien ajoitukseen ja lisää ajoneuvojen liikkumiseen risteyksessä kuluvaa aikaa. Koska risteykset rajoittavat verkon maksimivirtoja, tästä seuraa, että yksisuuntaiset katuverkot voivat palvella suurempia verkon maksimivirtoja (eli niillä on suurempi ajoneuvojen liikkumiskapasiteetti) kuin kaksisuuntaisilla katuverkoilla.
Vähentyneet ajoneuvokapasiteetit alentavat verkon tehokkuutta.
Ensisuuntaisten katujen muuttamisen kaksisuuntaisiksi vastustajat vetoavat usein tähän ajoneuvojen liikkumiskapasiteetin alenemiseen (kustannusten ja toteutettavuuden ohella). Vaikka kaksisuuntaiset kadut voivat lisätä hyvinvointia ja viihtyisyyttä, päätöksentekijät pelkäävät, että ajoneuvojen läpikulkuliikenteen väheneminen johtaa pidempiin ja ruuhkaisempiin ruuhka-aikoihin, alhaisempiin ajoneuvojen keskinopeuksiin ja lisääntyviin viivytyksiin. Näin ollen ajoneuvokapasiteetin väheneminen heikentää verkon tehokkuutta. Vielä pahempaa on se, että ajoneuvokapasiteetin vähenemisestä johtuvat ruuhkat voivat saada ihmiset välttämään keskustaa, mikä voi osaltaan heikentää sen asemaa taloudellisen ja vapaa-ajan toiminnan keskuksena.
Trip-Serving Capacity: A Better Metric of Network Efficiency
Kyky siirtää paljon ajoneuvoja ei vastaa minkään liikenneverkon perimmäistä tavoitetta. Tavoitteena on, että ihmiset pääsevät määränpäähänsä mahdollisimman nopeasti. Maksiminopeus, jolla ihmiset saavuttavat määränpäänsä, joka tunnetaan myös verkon matkojen palvelukapasiteettina, kuvaa tarkemmin tätä tavoitetta. Jos kaikki muut olosuhteet ovat samat, verkko, jolla on korkeampi matkojen palvelukapasiteetti, palvelee ajoneuvojen matkoja pienemmällä viiveellä.
Vaikka nykyiset tutkimustulokset ja konventionaalinen viisaus viittaavat siihen, että yksisuuntaiset katuverkot ovat tehokkaampia kuin kaksisuuntaiset, osoitamme, että yksisuuntaiset verkot ovat toisinaan tehottomampia, koska ne rajoittavat nopeutta, jolla ihmiset pääsevät määränpäähänsä. Kun näin on, on suurempi kannustin muuttaa perinteiset yksisuuntaiset katuverkot kaksisuuntaisiksi.
Verkkojen vertailu
Voidaan suoraan verrata erilaisten kaksisuuntaisten ja yksisuuntaisten verkkojen matkapalvelukapasiteettia. Kaksisuuntaiset katuverkot eroavat toisistaan siinä, miten ne käsittelevät ristiriitaisia vasemmalle kääntymisiä risteyksissä. Tässä tarkastellaan kolmea käsittelyä verkossa, jossa on kaksi ajokaistaa kumpaankin suuntaan. Kuvassa 2 esitetään näiden verkkojen risteyskonfiguraatiot. Taulukossa 1 esitetään yhteenveto näiden kolmen käsittelytavan eduista ja haitoista.
Näiden verkkojen matkoja palvelevat kapasiteetit vaihtelevat sellaisten tekijöiden perusteella kuin kysynnän jakautuminen, liikennevalojen ajoitus risteyksissä ja kuljettajien reititysjärjestelmät. Analyysin yksinkertaistamiseksi verrataan verkkoja ihanteellisissa olosuhteissa, joihin kuuluvat yhdenmukaiset matkustusmallit, vasemmanpuoleisille kääntymisille varatut opastimet, jotka on ajoitettu palvelemaan olemassa olevaa vasemmanpuoleisten kääntymisten kysyntää, ja suorin mahdollinen kuljettajien reititys. Nämä ihanteelliset olosuhteet helpottavat analyyttisen ratkaisun löytämistä eri verkkojen matkoja palveleviin kapasiteetteihin, mutta analyysin tuloksia voidaan soveltaa myös reaalimaailman olosuhteisiin, joissa näitä oletuksia lievennetään.
Verkon matkoja palveleva kapasiteetti osoittautuu kahden suureen suhteeksi: sen ajoneuvojen liikkumiskapasiteetin ja matkan keskimääräisen pituuden. Ajoneuvoliikennekapasiteetti määräytyy sen mukaan, kuinka monta ajoneuvoa risteyksen läpi voi kulkea yhden opastinjakson aikana. Todennäköisyysteorian soveltaminen verkon geometriaan voi auttaa meitä määrittämään keskimääräisen matkan pituuden määrittämällä, kuinka paljon kauemmas ajoneuvojen on kuljettava, kun otetaan huomioon liikkumisrajoitukset. Molemmat suureet ja siten verkon matkoja palveleva kapasiteetti ovat kahden keskeisen parametrin funktio: 1) verkon lähtö- ja päätepisteiden välinen keskimääräinen etäisyys ja 2) vasemmalle kääntyvissä opasteissa tuhlatun ajan määrä. Kuvassa 3 esitetään kaksisuuntaisen katuverkon ja yksisuuntaisen katuverkon matkoja palvelevan kapasiteetin suhde näiden muuttujien eri arvoilla. Tämä suhde mittaa kaksisuuntaisen verkon suhteellista tehokkuutta verrattuna yksisuuntaiseen verkkoon. Arvot, jotka ovat suurempia kuin yksi, merkitsevät, että kaksisuuntainen verkko palvelee matkoja nopeammin, kun taas arvot, jotka ovat pienempiä kuin yksi, merkitsevät, että yksisuuntainen verkko on parempi.
Kuvassa 3 vasemmanpuoleiset käännökset sallivien kaksisuuntaisten verkkojen matkojen palvelukapasiteetti on korkeampi lyhyemmillä matkojen pituuksilla. Kun matkojen pituudet ovat lyhyitä, yksisuuntaisten verkkojen lisäkierrosluku on niin haitallinen, että risteyksen yksinkertaisemmalla opastinajoituksella (ja suuremmilla ajoneuvojen liikkumiskapasiteeteilla) ei voida kompensoida lisämatkaa. Kun matkat ovat pidempiä, yksinkertaisempi opasteiden ajoitus kuitenkin kompensoi yksisuuntaisen verkon vaatiman lisämatkan. Koska matkan keskimääräisen pituuden pitäisi olla verrannollinen keskusta-alueen kokoon, keskusta-alueen verkon muuttaminen yksisuuntaiseksi kaksisuuntaiseksi voi itse asiassa lisätä verkon kykyä palvella pienempien kaupunkien matkoja. Kuvasta 3 käy myös ilmi, että vaikka matkat olisivat pitkiä, kaksisuuntaiset verkot, joissa on vasemmalle kääntyviä taskuja, voivat tarjota matkojen palvelukapasiteetin, joka on vain 10 prosenttia pienempi kuin yksisuuntaisten verkkojen kapasiteetti. Kriittinen matkan pituus, joka erottaa ”lyhyet” ja ”pitkät” matkat toisistaan, on riippuvainen siitä, kuinka paljon aikaa tuhlataan vasemmanpuoleisten kääntymismerkkien kohdalla. Kriittinen matkan pituus pienenee sitä mukaa, kun aikaa tuhlataan enemmän vasemmanpuoleisille kääntymisille varatuissa opasteissa.
Kriittinen matkan pituus, joka erottaa toisistaan lyhyet ja pitkät matkat, on riippuvainen vasemmanpuoleisille kääntymisille varatuissa opasteissa tuhlatun ajan määrästä.
Kaksisuuntaisella verkolla, jossa vasemmanpuoleiset kääntymiset on kielletty, on aina korkeampi matkojen palvelukapasiteetti myös silloin, kun matkat ovat pitkiä. Molemmat strategiat tarjoavat saman ajoneuvojen liikkumiskapasiteetin (koska molemmat poistavat ristiriitaiset kääntymiset), mutta kaksisuuntainen verkko, jossa vasemmanpuoleiset kääntymiset on kielletty, edellyttää vähemmän kiertäviä reittejä kuin yksisuuntainen verkko. Itse asiassa yksisuuntaisen verkon vaatima lisämatka on vähintään kaksinkertainen verrattuna kaksisuuntaiseen verkkoon, jossa vasemmalle kääntyminen on kielletty. Tämä on fyysisesti järkevää, koska yksisuuntaiset verkot ovat rajoittavampia ja niissä kielletään enemmän ajoneuvoliikennettä. Näin ollen, jos vasemmanpuoleiset kääntymiset kielletään risteyksissä, yksisuuntaisen verkon muuttaminen kaksisuuntaiseksi voi aina lisätä verkon kykyä palvella matkoja jopa suuremmissa kaupungeissa, joissa matkojen keskimääräiset pituudet ovat pidempiä.
Johtopäätökset
Konventionaalisesta viisaudesta ja suunnittelukäsikirjoista poiketen kaksisuuntaiset verkot ovat usein tehokkaampia kuin yksisuuntaiset verkot. Vaikka kaksisuuntaiset verkot voivat tarjota pienemmän ajoneuvojen liikkumiskapasiteetin, ne voivat joissakin tapauksissa palvella matkoja suuremmalla nopeudella. Tämä matkoja palveleva kapasiteetti on parempi mittari verkon suorituskyvyn ennustamiseksi ruuhka-aikoina. Kun matkat ovat lyhyitä, kaksisuuntaisilla verkoilla, jotka sallivat keskenään ristiriitaiset kääntymisvaihtoehdot, on suurempi matkoja palveleva kapasiteetti kuin yksisuuntaisilla verkoilla, koska yksisuuntaisten verkkojen ylimääräinen kiertoliikennemäärä kompensoi tehokkaamman risteysvalvonnan. Kaksisuuntaiset verkot ovat kilpailukykyisempiä, kun opastinjakson pituus kasvaa. Lisäksi kaksisuuntaiset verkot, joissa vasemmalle kääntyminen on kielletty, voivat aina palvella matkoja suuremmalla nopeudella. Vaikka molemmat strategiat poistavat ristiriitaiset kääntymismanööverit, kaksisuuntaiset verkot, joissa vasemmanpuoleiset kääntymiset on kielletty, aiheuttavat vähemmän kiertoliikennettä kuin yksisuuntaiset verkot.
Kaupungin koosta riippumatta yksisuuntaisten katujen muuttamisen kaksisuuntaisiksi pitäisi kuitenkin aina lisätä keskustaverkkojen tehokkuutta.
Harkitessaan yksisuuntaisten katujen muuttamista yksisuuntaisiksi kaduiksi kaupunkien kaupunkien kaupunkisuunnittelun suunnittelijoiden ja liikenne- ja liikenne-insinöörien tulisi tarkastella matkan keskimääräistä pituutta verkon sisällä. Intuitio viittaa siihen, että keskimääräinen matkan pituus on yleensä verrannollinen keskustan kokoon – suuremmissa keskustoissa matkan pituuden pitäisi olla pidempi. Pienemmissä kaupungeissa olisi näin ollen tutkittava huolellisesti, kuinka paljon aikaa hukataan, kun käytössä on vasemmanpuoleisille kääntymisille varattuja opastimia, jotta voidaan päättää, minkälaista kaksisuuntaista verkostoa tulisi käyttää. Koska hukka-aika vähenee keskimääräisen syklin pituuden kasvaessa, pienempien kaupunkien tulisi sallia vasemmalle kääntyminen vain silloin, kun syklin pituus on pitkä, ja kieltää vasemmalle kääntyminen silloin, kun syklin pituus on lyhyt. Suuremmissa keskustoissa olisi kuitenkin myös siirryttävä kaksisuuntaiseen liikennöintiin, mutta kiellettävä vasemmalle kääntyminen risteyksissä. Kaupungin koosta riippumatta yksisuuntaisten katujen muuttaminen kaksisuuntaisiksi pitäisi kuitenkin aina tehostaa keskustan verkostoja. Koska asukkaat suosivat kaksisuuntaisia katuverkkoja monista eri syistä, yksisuuntaisen katuverkon muuttaminen kaksisuuntaiseksi voi parantaa sekä kaupunkien tehokkuutta että viihtyisyyttä.
Tämä artikkeli on muokattu pidemmästä versiosta ”Analytical Capacity Comparison of One-Way and Two-Way Signalized Street Networks”, joka julkaistiin alunperin Transportation Research Record -lehdessä.
Lisälukemista
Carlos F. Daganzo. 2007. ”Urban Gridlock: Macroscopic Modeling and Mitigation Approaches,” Transportation Research Part B, 41 (1): 49-62.
Vikash V. Gayah ja Carlos F. Daganzo. 2012. ”Analytical Capacity Comparison of One-Way and Two-Way Signalized Street Networks,” Transportation Research Record, Forthcoming.
Richard W. Lyles, Chessa D. Faulkner ja Ali M. Syed. 2000. Conversion of Streets from One-Way to Two-Way Operation, East Lansing: Michigan State University, Department of Civil and Environmental Engineering.
G. Wade Walker, Walter M. Kulash ja Brian T. McHugh. 2000. ”Downtown Streets: Are We Strangling Ourselves on One-Way Networks?”. Transportation Research Circular, 501 (F-2): 1-18.
.