Rețele stradale bidirecționale: Mai eficiente decât se credea până acum? - ACCESS Magazine

Download the PDF.

Străzile cu sens unic din zonele din centrul orașului primesc o privire critică. Oficialii municipali și urbaniștii au inițiat o mișcare pentru a converti rețelele de străzi din centrul orașului de la funcționarea lor tradițională cu un singur sens la funcționarea cu două sensuri. Acest efort pare să fie în mare parte un succes – multe orașe (de exemplu, Denver, CO; Dallas și Lubbock, TX; Tampa, FL; Des Moines, IA; Salina, KS; Kansas City, MO; Sacramento, CA) au făcut recent sau sunt în curs de a face astfel de conversii. Aceste transformări sunt menite să îmbunătățească accesul vehiculelor și să reducă confuzia șoferilor. Mulți factori suplimentari intră în această decizie, dar premisa generală este clară: călătorii și rezidenții preferă străzile cu două sensuri din diverse motive economice și de locuire, în timp ce inginerii de trafic și planificatorii de transport consideră că străzile cu un singur sens deservesc traficul mai eficient.

Studiul nostru utilizează un model idealizat de rețea de trafic pentru a compara direct eficiența rețelelor de străzi cu un singur sens și cu două sensuri. Acesta constată că străzile cu două sensuri pot deservi traficul mai eficient, în special atunci când deplasările în cadrul rețelei sunt scurte.

Rețelele de străzi cu două sensuri sporesc activitatea economică și locuibilitatea

Literatura actuală privind proiectarea rețelelor de străzi urbane subliniază faptul că străzile cu două sensuri creează niveluri mai ridicate de activitate economică și îmbunătățesc locuibilitatea zonelor din centrul orașului. De exemplu, străzile cu două sensuri sunt mai bune pentru întreprinderile locale care depind în mare măsură de traficul de trecere. În plus, sincronizarea semafoarelor pe străzile cu două sensuri forțează vehiculele să oprească mai frecvent decât pe străzile cu sens unic, oferind șoferilor mai multă expunere la afacerile locale.

S-a constatat, de asemenea, că străzile cu două sensuri sunt mai sigure decât cele cu sens unic, din mai multe motive. Deși intersecțiile străzilor cu două sensuri au mai multe manevre conflictuale, străzile cu sens unic se corelează cu scăderea nivelului de atenție a șoferilor. Străzile cu sens unic permit, de asemenea, viteze de deplasare mai mari, deoarece sincronizarea semnalelor duce la opriri mai puțin frecvente pentru vehicule. De asemenea, pietonii preferă să traverseze străzile cu două sensuri, deoarece șoferii tind să se deplaseze mai încet pe acestea, iar conflictele dintre vehicule sunt mai previzibile.

O rețea cu sens unic poate împiedica șoferii să se apropie de destinația lor din direcția cea mai logică. Această incertitudine poate intimida șoferii și, în unele cazuri, îi poate face să ezite să se întoarcă.

Vizitatorii din centrul orașului, indiferent dacă sosesc cu mașina sau cu transportul public, preferă rețelele de străzi cu două sensuri în locul celor cu un singur sens, deoarece sunt mai puțin confuze. Vizitatorii care circulă cu mașina într-o rețea cu două sensuri se pot apropia cu ușurință de destinația lor din orice direcție. O rețea cu sens unic poate împiedica șoferii să se apropie de destinație din cea mai logică direcție. Această incertitudine îi poate intimida pe șoferi și, în unele cazuri, îi poate face să ezite să se întoarcă. De asemenea, străzile cu două sensuri facilitează localizarea stației de transport în comun pentru o călătorie de întoarcere din centrul orașului – în aproape toate cazurile, stația de autobuz se află pur și simplu peste drum. Cu toate acestea, pe rețelele cu sens unic, stația pentru călătoria de întoarcere se află de obicei pe o altă stradă, ceea ce poate deruta vizitatorii și îi poate face să se piardă.

În plus, rețelele de străzi cu două sensuri permit șoferilor să ia cele mai directe rute de la origine la destinație. Luați în considerare, de exemplu, călătoria prezentată în figura 1a între originea O și destinația D. Într-o rețea cu două sensuri (reprezentată de săgețile care indică direcția de deplasare), șoferul poate lua calea cea mai directă de la O la D. Comparați acest traseu cu aceeași călătorie pe o rețea cu un singur sens, așa cum se arată în figurile 1b și 1c. Este posibil ca șoferul să fie nevoit să parcurgă o anumită distanță suplimentară fie la origine (ca în figura 1b), fie la destinație (ca în figura 1c), fie la ambele. Astfel, utilizarea rețelelor de străzi cu sens unic mărește distanța medie de parcurs între oricare dintre punctele de origine-destinație împerecheate și va duce la creșterea numărului de vehicule-kilometri parcurși (VMT). Creșterea VMT înseamnă o creștere a consumului de combustibil, a emisiilor și a expunerii la accidente.

Rețelele de străzi cu sens unic cresc fluxul de vehicule

Rețelele de străzi cu sens unic au un avantaj critic față de rețelele de străzi cu două sensuri: ele elimină manevrele conflictuale de întoarcere la stânga în intersecții. Acest lucru este esențial deoarece virajele la stânga reduc fluxul maxim de vehicule în intersecții. De exemplu, vehiculele care virează la stânga și care sunt amestecate cu traficul de tranzit trebuie să aștepte o breșă în traficul opus și pot bloca vehiculele din amonte care așteaptă să treacă. Benzile separate pot separa vehiculele care virează la stânga de celelalte vehicule pentru a reduce acest blocaj, dar această strategie reduce, de asemenea, spațiul disponibil pentru ca vehiculele rămase să se deplaseze prin intersecție. Semnalele dedicate pentru virarea la stânga pot fi utilizate pentru a elimina blocajul, dar prezența lor duce la o sincronizare mai complicată a semnalelor și crește timpul pierdut pentru deplasarea vehiculelor în intersecție. Deoarece intersecțiile limitează fluxurile maxime ale rețelei, rezultă că rețelele de străzi cu sens unic pot deservi fluxuri maxime mai mari ale rețelei (adică au o capacitate mai mare de deplasare a vehiculelor) decât rețelele de străzi cu două sensuri.

Capacitatea redusă a vehiculelor scade eficiența rețelei.

Oponenții conversiei străzilor cu sens unic în rețele cu două sensuri invocă adesea această scădere a capacității de deplasare a vehiculelor (pe lângă costuri și fezabilitate). Deși străzile cu două sensuri pot crește prosperitatea și locuibilitatea, factorii de decizie se tem că pierderea capacității de circulație a vehiculelor va duce la perioade de vârf mai lungi și mai aglomerate, la viteze medii mai mici ale vehiculelor și la întârzieri mai mari ale vehiculelor. Astfel, capacitățile reduse ale vehiculelor scad eficiența rețelei. Mai rău, congestia care rezultă din pierderea capacității de deplasare a vehiculelor poate determina oamenii să evite centrul orașului și poate contribui la declinul acestuia ca centru de activitate economică și recreativă.

Capacitatea de deservire a călătoriei: A Better Metric of Network Efficiency

Capacitatea de a deplasa multe vehicule nu reflectă obiectivul final al oricărei rețele de transport. Obiectivul este de a permite oamenilor să ajungă la destinație cât mai repede posibil. Rata maximă cu care oamenii ajung la destinațiile lor, cunoscută și sub numele de capacitatea de deservire a călătoriei a rețelei, surprinde mai exact acest obiectiv. În condiții de egalitate, o rețea cu o capacitate mai mare de deservire a călătoriei va deservi călătoriile vehiculelor cu mai puține întârzieri.

Prin urmare, chiar dacă cercetările actuale și înțelepciunea convențională sugerează că rețelele de străzi cu un singur sens sunt mai eficiente decât omologii lor cu două sensuri, noi arătăm că rețelele cu un singur sens sunt uneori mai puțin eficiente deoarece restricționează viteza cu care oamenii ajung la destinație. Atunci când acesta este cazul, există un stimulent mai mare pentru a converti rețelele tradiționale de străzi cu sens unic la funcționarea cu două sensuri.

Compararea rețelelor

Pot fi comparate direct capacitățile de deservire a călătoriei ale diferitelor rețele cu două sensuri și cu un sens. Rețelele de străzi cu două sensuri diferă în ceea ce privește tratamentul virajelor la stânga în conflict în intersecții. Aici, luăm în considerare trei tratamente pentru o rețea cu două benzi de circulație în fiecare direcție. Figura 2 prezintă configurațiile intersecțiilor pentru aceste rețele. Tabelul 1 rezumă avantajele și dezavantajele acestor trei tratamente.

Capacitatea de deservire a călătoriei a acestor rețele variază în funcție de factori cum ar fi distribuția cererii, sincronizarea semnalelor la intersecții și schemele de dirijare a șoferilor. Pentru a simplifica analiza, comparăm rețelele în condiții ideale, care includ modele de deplasare uniforme, semnale dedicate virajului la stânga care sunt temporizate pentru a deservi cererea existentă de viraj la stânga și cea mai directă rutare a șoferilor. Aceste condiții ideale facilitează o soluție analitică pentru capacitățile de deservire a călătoriei ale diferitelor rețele, dar rezultatele acestei analize se aplică, de asemenea, condițiilor din lumea reală în care aceste ipoteze sunt relaxate.

Capacitatea de deservire a călătoriei a unei rețele se dovedește a fi un raport între două mărimi: capacitatea de deplasare a vehiculelor și lungimea medie a călătoriei. Numărul de vehicule care se pot deplasa printr-o intersecție în timpul unui ciclu de semnalizare determină capacitatea de deplasare a vehiculelor. Aplicarea teoriei probabilităților la geometria rețelei ne poate ajuta să determinăm lungimea medie a călătoriei prin determinarea distanței pe care vehiculele trebuie să o parcurgă având în vedere restricțiile de circulație. Ambele cantități și, prin urmare, capacitatea rețelei de deservire a călătoriei se dovedește a fi o funcție a doi parametri cheie: 1) distanța medie între originile și destinațiile din rețea; și 2) timpul pierdut la semnalele de viraj la stânga. Figura 3 prezintă raportul dintre capacitățile de deservire a călătoriei pentru rețelele de străzi cu două sensuri în comparație cu rețeaua de străzi cu un singur sens pentru diferite valori ale acestor variabile. Acest raport măsoară eficiența relativă a unei rețele cu două sensuri în comparație cu o rețea cu un singur sens. Valorile mai mari de unu implică faptul că rețeaua cu două sensuri deservește deplasările la o rată mai mare, în timp ce valorile mai mici de unu implică faptul că rețeaua cu sens unic este superioară.

În figura 3, rețelele cu două sensuri care permit virajele la stânga au capacități mai mari de servire a deplasărilor pentru lungimi mai mici ale deplasărilor. Atunci când lungimile de deplasare sunt scurte, circulația suplimentară a rețelelor cu sens unic este atât de dăunătoare încât o sincronizare mai simplă a semnalelor în intersecție (și capacități mai mari de deplasare a vehiculelor) nu pot compensa distanța suplimentară de deplasare. Cu toate acestea, atunci când călătoriile sunt mai lungi, o temporizare mai simplă a semnalelor compensează deplasarea suplimentară impusă de rețeaua cu sens unic. Având în vedere că lungimea medie a călătoriei ar trebui să fie proporțională cu dimensiunea zonei centrului orașului, o conversie a unei rețele din centrul orașului din sens unic în sens dublu ar putea, de fapt, să sporească capacitatea rețelei de a deservi călătoriile din orașele mai mici. Figura 3 arată, de asemenea, că, chiar dacă deplasările sunt lungi, rețelele cu două sensuri cu buzunare de întoarcere la stânga pot oferi capacități de deservire a deplasărilor care sunt cu doar 10 % mai mici decât rețelele cu un singur sens. Lungimea critică a călătoriei care separă călătoriile „scurte” de cele „lungi” este o funcție a cantității de timp pierdut la semafoarele dedicate virajului la stânga. Pe măsură ce se pierde mai mult timp la semnalele de viraj la stânga dedicate, această lungime critică a călătoriei scade.

Lungimea critică a călătoriei care separă călătoriile „scurte” de cele „lungi” este o funcție a cantității de timp pierdut la semnalele de viraj la stânga dedicate.

În mod evident, rețeaua cu două sensuri cu viraje la stânga interzise are întotdeauna o capacitate mai mare de deservire a călătoriei chiar și atunci când călătoriile sunt lungi. Ambele strategii oferă aceeași capacitate de deplasare a vehiculelor (deoarece ambele elimină manevrele conflictuale de virare), dar rețeaua cu două sensuri cu viraje la stânga interzise impune rute mai puțin ocolitoare decât rețeaua cu sens unic. De fapt, distanța de deplasare suplimentară necesară într-o rețea cu sens unic este de cel puțin două ori mai mare decât în cazul unei rețele cu două sensuri cu viraje la stânga interzise. Acest lucru are sens din punct de vedere fizic, deoarece rețelele cu sens unic sunt mai restrictive și interzic mai multe mișcări ale vehiculelor. Astfel, dacă virajele la stânga sunt interzise la intersecții, transformarea unei rețele cu sens unic în rețea cu două sensuri de circulație poate crește întotdeauna capacitatea rețelei de a deservi călătoriile, chiar și în cazul orașelor mai mari, cu lungimi medii mai mari ale călătoriilor.

Concluzie

Contrazicând înțelepciunea convențională și manualele de proiectare, rețelele cu două sensuri sunt adesea mai eficiente decât cele cu un singur sens. Chiar dacă rețelele cu două sensuri pot oferi capacități mai mici de deplasare a vehiculelor, acestea pot, în unele cazuri, să deservească călătorii la o rată mai mare. Această capacitate de deservire a călătoriei este un indicator mai bun pentru a prezice performanța rețelei în timpul perioadelor de vârf. Atunci când deplasările sunt scurte, rețelele cu două sensuri care permit manevre de întoarcere conflictuale au capacități mai mari de deservire a deplasărilor decât rețelele cu sens unic, deoarece circulația suplimentară din rețelele cu sens unic compensează controlul mai eficient al intersecției. Rețelele cu două sensuri sunt mai competitive pe măsură ce crește durata ciclului de semnalizare. În plus, rețelele cu două sensuri care interzic virajele la stânga pot întotdeauna să deservească deplasările la o rată mai mare. În timp ce ambele strategii elimină manevrele de virare conflictuale, rețelele cu două sensuri care interzic virajele la stânga impun mai puțină circuitare decât rețelele cu sens unic.

Indiferent de mărimea orașului, totuși, o conversie a străzilor cu sens unic în străzi cu două sensuri ar trebui să crească întotdeauna eficiența rețelelor din centrul orașului.

Când iau în considerare conversia la străzi cu două sensuri, planificatorii urbani și inginerii de trafic ar trebui să examineze lungimea medie a călătoriei în cadrul rețelei. Intuiția sugerează că lungimea medie a călătoriei tinde să fie proporțională cu dimensiunea centrului orașului – centrele mai mari ar trebui să aibă lungimi de călătorie mai mari. Astfel, centrele mai mici ar trebui să examineze cu atenție timpul pierdut atunci când se asigură semnale dedicate pentru virajul la stânga pentru a determina ce tip de configurație de rețea cu două sensuri trebuie să utilizeze. Având în vedere că timpul pierdut scade odată cu lungimea medie a ciclului, orașele mai mici ar trebui să permită virajul la stânga numai atunci când lungimea ciclului este mare și ar trebui să interzică virajul la stânga atunci când lungimea ciclului este mică. Cu toate acestea, orașele mai mari din centrul orașului ar trebui, de asemenea, să treacă la funcționarea în două sensuri, dar să interzică virajele la stânga la intersecții. Cu toate acestea, indiferent de mărimea orașului, transformarea unei străzi cu sens unic în stradă cu două sensuri ar trebui să crească întotdeauna eficiența rețelelor din centrul orașului. Deoarece locuitorii preferă rețelele de străzi cu două sensuri din diverse motive, convertirea unei rețele de străzi cu un singur sens de circulație la funcționarea în două sensuri poate îmbunătăți atât eficiența, cât și locuibilitatea orașelor.

Acest articol este adaptat din versiunea mai lungă, „Analytical Capacity Comparison of One-Way and Two-Way Signalized Street Networks”, publicată inițial în Transportation Research Record.

Rețele stradale bidirecționale: Mai eficiente decât se credea până acum? – ACCESS Magazine