Dwukierunkowe sieci uliczne: Bardziej efektywne niż wcześniej sądzono? - ACCESS Magazine

Ściągnij PDF.

Jednokierunkowe ulice w obszarach śródmiejskich otrzymują krytyczne spojrzenie. Urzędnicy miejscy i urbaniści zapoczątkowali ruch mający na celu przekształcenie sieci ulic w centrum miasta z ich tradycyjnego jednokierunkowego działania w działanie dwukierunkowe. Denver, CO; Dallas i Lubbock, TX; Tampa, FL; Des Moines, IA; Salina, KS; Kansas City, MO; Sacramento, CA) dokonały niedawno lub są w trakcie dokonywania takiej konwersji. Przebudowy te mają na celu poprawę dostępu dla pojazdów i zmniejszenie dezorientacji kierowców. Wiele dodatkowych czynników wpływa na tę decyzję, ale ogólne założenie jest jasne: podróżni i mieszkańcy preferują ulice dwukierunkowe z wielu powodów ekonomicznych i związanych z komfortem życia, podczas gdy inżynierowie ruchu i planiści transportu uważają, że ulice jednokierunkowe obsługują ruch bardziej efektywnie.

Nasze badanie wykorzystuje wyidealizowany model sieci drogowej do bezpośredniego porównania efektywności sieci ulic jednokierunkowych i dwukierunkowych. Stwierdza ono, że ulice dwukierunkowe mogą obsługiwać ruch bardziej efektywnie, zwłaszcza gdy podróże w sieci są krótkie.

Sieci ulic dwukierunkowych zwiększają aktywność ekonomiczną i jakość życia

W obecnej literaturze dotyczącej projektowania sieci ulic miejskich podkreśla się, że ulice dwukierunkowe tworzą wyższy poziom aktywności ekonomicznej i poprawiają jakość życia w obszarach śródmiejskich. Na przykład, ulice dwukierunkowe są lepsze dla lokalnych firm, które w dużym stopniu zależą od ruchu przechodniego. Dodatkowo, sygnalizacja świetlna na ulicach dwukierunkowych zmusza pojazdy do częstszego zatrzymywania się niż na ulicach jednokierunkowych, dając kierowcom więcej kontaktu z lokalnymi firmami.

Uznano również, że ulice dwukierunkowe są bezpieczniejsze niż jednokierunkowe, z kilku powodów. Chociaż na skrzyżowaniach ulic dwukierunkowych występuje więcej manewrów kolizyjnych, ulice jednokierunkowe korelują z obniżonym poziomem uwagi kierowcy. Ulice jednokierunkowe pozwalają także na osiąganie większych prędkości jazdy, ponieważ sygnalizacja świetlna powoduje rzadsze zatrzymywanie się pojazdów. Piesi również wolą przechodzić przez ulice dwukierunkowe, ponieważ kierowcy poruszają się po nich wolniej, a konflikty pojazdów są bardziej przewidywalne.

Sieć jednokierunkowa może uniemożliwić kierowcom zbliżanie się do celu podróży z najbardziej logicznego kierunku. Ta niepewność może onieśmielać kierowców i, w niektórych przypadkach, sprawić, że nie będą chcieli wracać.

Odwiedzający centrum miasta, niezależnie od tego, czy przyjeżdżają samochodem czy transportem publicznym, wolą sieci dwukierunkowe od jednokierunkowych, ponieważ są one mniej mylące. Odwiedzający jadący w sieci dwukierunkowej mogą łatwo zbliżyć się do celu z dowolnego kierunku. Sieć jednokierunkowa może uniemożliwić kierowcom zbliżenie się do celu podróży z najbardziej logicznego kierunku. Ta niepewność może onieśmielać kierowców, a w niektórych przypadkach sprawić, że niechętnie będą wracać. Podobnie, ulice dwukierunkowe ułatwiają lokalizację przystanku tranzytowego dla podróży powrotnej z centrum – prawie we wszystkich przypadkach przystanek autobusowy znajduje się po prostu po drugiej stronie ulicy. W przypadku sieci jednokierunkowych, przystanek w drodze powrotnej znajduje się zwykle na innej ulicy, co może dezorientować odwiedzających i powodować, że się gubią.

Dodatkowo, sieci ulic dwukierunkowych pozwalają kierowcom na wybieranie najbardziej bezpośrednich tras od punktu początkowego do punktu docelowego. Rozważmy, na przykład, podróż pokazaną na rysunku 1a między punktem początkowym O i punktem docelowym D. W sieci dwukierunkowej (pokazanej strzałkami oznaczającymi kierunek podróży) kierowca może obrać najbardziej bezpośrednią drogę z O do D. Porównaj tę trasę z tą samą podróżą w sieci jednokierunkowej, jak pokazano na rysunkach 1b i 1c. Kierowca może być zmuszony do pokonania dodatkowej odległości w miejscu początkowym (jak na rysunku 1b), docelowym (jak na rysunku 1c) lub w obu tych miejscach. W związku z tym korzystanie z sieci ulic jednokierunkowych zwiększa średnią odległość przejazdu pomiędzy dowolnymi sparowanymi punktami początkowymi i docelowymi, co skutkuje większą liczbą przejechanych mil (VMT). Zwiększona VMT oznacza zwiększone zużycie paliwa, emisje i narażenie na wypadki.

Sieci ulic jednokierunkowych zwiększają przepływ pojazdów

Sieci ulic jednokierunkowych mają jedną krytyczną zaletę w porównaniu z sieciami ulic dwukierunkowych: eliminują konfliktowe manewry skrętu w lewo na skrzyżowaniach. Jest to bardzo ważne, ponieważ skręty w lewo zmniejszają maksymalny przepływ pojazdów na skrzyżowaniach. Na przykład, pojazdy skręcające w lewo, które mieszają się z ruchem przelotowym, muszą czekać na przerwę w ruchu przeciwnym i mogą blokować pojazdy jadące z naprzeciwka, czekające na przejazd. Oddzielne pasy ruchu mogą oddzielić pojazdy skręcające w lewo od innych pojazdów, aby ograniczyć to blokowanie, ale ta strategia również zmniejsza ilość miejsca dostępnego dla pozostałych pojazdów, aby poruszać się przez skrzyżowanie. Dedykowana sygnalizacja skrętu w lewo może być użyta w celu wyeliminowania blokowania, ale jej obecność prowadzi do bardziej skomplikowanych ustawień czasowych sygnalizacji i zwiększa ilość czasu traconego na ruch pojazdów na skrzyżowaniu. Ponieważ skrzyżowania ograniczają maksymalne przepływy w sieci, wynika z tego, że sieci ulic jednokierunkowych mogą obsługiwać większe maksymalne przepływy w sieci (tj. mieć większą przepustowość) niż sieci ulic dwukierunkowych.

Zmniejszona przepustowość pojazdów obniża wydajność sieci.

Przeciwnicy przekształcenia ulic jednokierunkowych w dwukierunkowe często powołują się na ten spadek przepustowości (oprócz kosztów i wykonalności). Chociaż ulice dwukierunkowe mogą zwiększyć dobrobyt i komfort życia, decydenci obawiają się, że utrata przepustowości pojazdów spowoduje dłuższe i bardziej zatłoczone okresy szczytu, niższe średnie prędkości pojazdów i większe opóźnienia pojazdów. W ten sposób zmniejszona przepustowość pojazdów obniża wydajność sieci. Co gorsza, zatłoczenie wynikające z utraty przepustowości pojazdów może spowodować, że ludzie będą unikać śródmieścia i może przyczynić się do jego upadku jako centrum aktywności gospodarczej i rekreacyjnej.

Trip-Serving Capacity: A Better Metric of Network Efficiency

Zdolność do przemieszczania wielu pojazdów nie odzwierciedla ostatecznego celu każdej sieci transportowej. Celem jest umożliwienie ludziom dotarcia do celu podróży tak szybko, jak to możliwe. Maksymalne tempo, w jakim ludzie docierają do celu, znane również jako zdolność sieci do obsługi podróży, dokładniej oddaje ten cel. W każdym innym przypadku sieć o wyższej przepustowości będzie obsługiwać podróże z mniejszym opóźnieniem.

W związku z tym, mimo że obecne badania i konwencjonalna mądrość sugerują, że sieci ulic jednokierunkowych są bardziej wydajne niż ich dwukierunkowe odpowiedniki, pokazujemy, że sieci jednokierunkowe są czasami mniej wydajne, ponieważ ograniczają tempo, w jakim ludzie docierają do swoich miejsc docelowych. W takim przypadku istnieje większa zachęta do przekształcenia tradycyjnej sieci ulic jednokierunkowych w dwukierunkową.

Porównanie sieci

Możemy bezpośrednio porównać zdolności obsługi podróży różnych sieci dwukierunkowych i jednokierunkowych. Sieci dwukierunkowe różnią się sposobem traktowania kolidujących lewoskrętów na skrzyżowaniach. Tutaj rozważamy trzy sposoby postępowania w przypadku sieci z dwoma pasami ruchu w każdym kierunku. Rysunek 2 przedstawia konfiguracje skrzyżowań dla tych sieci. Tabela 1 podsumowuje zalety i wady tych trzech rozwiązań.

Zdolności obsługi podróżnych w tych sieciach różnią się w oparciu o takie czynniki jak rozkład popytu, czas sygnalizacji na skrzyżowaniach i schematy kierowania kierowców. Aby uprościć analizę, porównano sieci w warunkach idealnych, które obejmują jednolite wzorce podróży, dedykowane sygnały skrętu w lewo, które są tak ustawione, aby obsłużyć istniejące zapotrzebowanie na skręty w lewo, oraz najbardziej bezpośrednie trasy dla kierowców. Te idealne warunki ułatwiają analityczne rozwiązanie problemu przepustowości różnych sieci, ale wyniki tej analizy odnoszą się również do warunków rzeczywistych, w których te założenia są złagodzone.

Przepustowość sieci okazuje się być stosunkiem dwóch wielkości: przepustowości dla ruchu pojazdów i średniej długości podróży. Liczba pojazdów, które mogą przejechać przez skrzyżowanie w ciągu jednego cyklu sygnalizacji świetlnej określa zdolność ruchu pojazdów. Zastosowanie teorii prawdopodobieństwa do geometrii sieci może pomóc nam w określeniu średniej długości podróży poprzez ustalenie, o ile dalej pojazdy muszą przejechać, biorąc pod uwagę ograniczenia ruchu. Obie wielkości, a więc i zdolność sieci do obsługi podróży, okazują się być funkcją dwóch kluczowych parametrów: 1) średniej odległości pomiędzy punktami początkowymi i docelowymi w sieci; oraz, 2) ilości czasu traconego na sygnalizatorach skrętu w lewo. Na rysunku 3 pokazano stosunek możliwości obsługi podróży dla sieci ulic dwukierunkowych w porównaniu do sieci ulic jednokierunkowych dla różnych wartości tych zmiennych. Stosunek ten mierzy względną efektywność sieci dwukierunkowej w porównaniu z siecią jednokierunkową. Wartości większe niż jeden oznaczają, że sieć dwukierunkowa obsługuje podróże z większą prędkością, podczas gdy wartości mniejsze niż jeden oznaczają, że sieć jednokierunkowa jest lepsza.

Na rysunku 3 sieci dwukierunkowe, które umożliwiają skręt w lewo, mają większe możliwości obsługi podróży przy krótszych długościach podróży. Gdy długość podróży jest krótka, dodatkowy ruch w sieci jednokierunkowej jest tak szkodliwy, że prostsza sygnalizacja na skrzyżowaniu (i wyższa przepustowość) nie jest w stanie zrekompensować dodatkowego dystansu podróży. Jednakże, gdy podróże są dłuższe, prostsze ustawienie czasu nadawania sygnału kompensuje dodatkową podróż wymaganą przez sieć jednokierunkową. Ponieważ średnia długość podróży powinna być proporcjonalna do wielkości obszaru śródmiejskiego, przekształcenie sieci jednokierunkowej w dwukierunkową może w rzeczywistości zwiększyć zdolność sieci do obsługi podróży w mniejszych miastach. Rysunek 3 pokazuje również, że nawet jeśli podróże są długie, sieci dwukierunkowe z kieszeniami do skrętu w lewo mogą zapewnić przepustowość niższą o zaledwie 10% niż sieci jednokierunkowe. Krytyczna długość podróży, która oddziela podróże „krótkie” od „długich” jest funkcją ilości czasu traconego na dedykowanych sygnalizatorach skrętu w lewo. Krytyczna długość przejazdu oddzielająca przejazdy „krótkie” od „długich” jest funkcją czasu traconego na specjalnych sygnalizatorach skrętu w lewo.

Najwyraźniej sieć dwukierunkowa z zakazem skrętu w lewo zawsze ma większą przepustowość, nawet gdy przejazdy są długie. Obie strategie zapewniają taką samą zdolność ruchu pojazdów (ponieważ obie eliminują kolizyjne manewry skrętu), ale sieć dwukierunkowa z zakazem skrętu w lewo narzuca mniej okrężne trasy niż sieć jednokierunkowa. W rzeczywistości, dodatkowy odcinek drogi wymagany w sieci jednokierunkowej jest co najmniej dwukrotnie dłuższy niż w sieci dwukierunkowej z zakazem skrętu w lewo. Ma to sens fizyczny, ponieważ sieć jednokierunkowa jest bardziej restrykcyjna i zakazuje większej liczby ruchów pojazdów. Dlatego też, jeśli na skrzyżowaniach obowiązuje zakaz skrętu w lewo, przebudowa sieci jednokierunkowej na dwukierunkową może zawsze zwiększyć zdolność sieci do obsługi podróży, nawet w większych miastach o dłuższych średnich długościach podróży.

Wnioski

Wbrew konwencjonalnej mądrości i podręcznikom projektowania, sieci dwukierunkowe są często bardziej wydajne niż jednokierunkowe. Mimo że sieci dwukierunkowe mogą zapewniać niższe zdolności ruchu pojazdów, to w niektórych przypadkach mogą obsługiwać podróże z większą prędkością. Ta zdolność do obsłużenia podróży jest lepszym wskaźnikiem do przewidywania wydajności sieci w okresach szczytowych. Gdy podróże są krótkie, sieci dwukierunkowe, które umożliwiają kolizyjne manewry zawracania, mają wyższą zdolność obsługi podróży niż sieci jednokierunkowe, ponieważ dodatkowa cyrkulacja w sieciach jednokierunkowych równoważy bardziej efektywne sterowanie skrzyżowaniem. Sieci dwukierunkowe są bardziej konkurencyjne, gdy wzrasta długość cyklu sygnalizacji. Dodatkowo, sieci dwukierunkowe z zakazem skrętu w lewo mogą zawsze obsługiwać podróże z większą prędkością. Podczas gdy obie strategie eliminują kolizyjne manewry skrętu, sieci dwukierunkowe z zakazem skrętu w lewo narzucają mniejszą cyrkulację niż sieci jednokierunkowe.

Niezależnie jednak od wielkości miasta, zamiana ulic jednokierunkowych na dwukierunkowe powinna zawsze zwiększyć wydajność sieci śródmiejskich.

Gdy rozważają zamianę ulic na dwukierunkowe, urbaniści i inżynierowie ruchu powinni zbadać średnią długość podróży w sieci. Intuicja podpowiada, że średnie długości podróży są proporcjonalne do wielkości centrum – większe centra powinny mieć dłuższe podróże. Mniejsze śródmieścia powinny więc uważnie przeanalizować czas zmarnowany podczas zapewniania dedykowanej sygnalizacji skrętu w lewo, aby określić, jaki rodzaj dwukierunkowej konfiguracji sieci należy zastosować. Ponieważ straty czasu maleją wraz ze średnią długością cyklu, mniejsze miasta powinny zezwalać na lewoskręty tylko wtedy, gdy długość cyklu jest duża, i powinny zakazać lewoskrętów, gdy długość cyklu jest mała. Większe śródmieścia również powinny przejść na ruch dwukierunkowy, ale z zakazem skrętu w lewo na skrzyżowaniach. Niezależnie jednak od wielkości miasta, zamiana ulic jednokierunkowych na dwukierunkowe powinna zawsze zwiększać efektywność sieci śródmiejskiej. Ponieważ mieszkańcy z wielu powodów preferują sieci ulic dwukierunkowych, konwersja sieci ulic jednokierunkowych na dwukierunkowe może poprawić zarówno wydajność, jak i komfort życia w miastach.

Ten artykuł został zaadaptowany z dłuższej wersji, „Analytical Capacity Comparison of One-Way and Two-Way Signalized Street Networks,” pierwotnie opublikowanej w Transportation Research Record.

Dwukierunkowe sieci uliczne: Bardziej efektywne niż wcześniej sądzono? – ACCESS Magazine