Download the PDF.
Envägsgator i centrumområden får en kritisk granskning. Stadstjänstemän och stadsplanerare har startat en rörelse för att omvandla gatunäten i centrum från deras traditionella enkelriktning till dubbelriktning. Denna satsning verkar i stort sett vara framgångsrik – många städer (t.ex. Denver, CO; Dallas och Lubbock, TX; Tampa, FL; Des Moines, IA; Salina, KS; Kansas City, MO; Sacramento, CA) har antingen nyligen gjort eller håller på att göra sådana omställningar. Syftet med dessa ombyggnader är att förbättra tillträdet för fordon och minska förvirringen för förare. Många ytterligare faktorer spelar in i detta beslut, men den allmänna förutsättningen är tydlig: resenärer och invånare föredrar dubbelriktade gator av en rad olika ekonomiska och livskraftiga skäl, medan trafikingenjörer och transportplanerare anser att enkelriktade gator betjänar trafiken mer effektivt.
Vår studie använder en idealiserad modell för trafiknätverk för att direkt jämföra effektiviteten hos enkelriktade och dubbelriktade gatunätverk. Den visar att dubbelriktade gator kan betjäna trafiken mer effektivt, särskilt när resorna inom nätet är korta.
Tvåriktade gatunät ökar den ekonomiska aktiviteten och livbarheten
Den aktuella litteraturen om utformning av gatunät i städerna betonar att dubbelriktade gator skapar högre nivåer av ekonomisk aktivitet och förbättrar livbarheten i centrumområden. Tvåvägsgator är till exempel bättre för lokala företag som är starkt beroende av förbipasserande trafik. Dessutom tvingar trafiksignalerna på dubbelriktade gator fordon att stanna oftare än på enkelriktade gator, vilket ger förarna mer exponering för lokala företag.
Tvåriktade gator har också visat sig vara säkrare än enkelriktade gator, av flera anledningar. Även om korsningar på dubbelriktade gator har fler konfliktmanövrar, korrelerar enkelriktade gator med minskade nivåer av förarens uppmärksamhet. Enkelriktade gator tillåter också högre hastigheter eftersom signalerna gör att fordonen stannar mindre ofta. Fotgängare föredrar också att korsa dubbelriktade gator eftersom förarna tenderar att köra långsammare på dem och fordonskonflikterna är mer förutsägbara.
Ett enkelriktat nät kan hindra förare från att närma sig sin destination från den mest logiska riktningen. Denna osäkerhet kan skrämma förare och i vissa fall få dem att tveka att återvända.
Besökare i centrum, oavsett om de anländer med bil eller kollektivtrafik, föredrar tvåvägsgatunät framför enkelriktade gatunät eftersom de är mindre förvirrande. Besökare som kör i ett tvåvägsnät kan lätt närma sig sin destination från alla håll. Ett enkelriktat nät kan hindra förare från att närma sig sin destination från den mest logiska riktningen. Denna osäkerhet kan skrämma bilisterna och i vissa fall få dem att tveka att återvända. På samma sätt gör dubbelriktade gator det lättare att hitta hållplatsen för en returresa från centrum – i nästan alla fall är hållplatsen helt enkelt belägen på andra sidan gatan. På enkelriktade nät ligger dock hållplatsen för återresan oftast på en annan gata, vilket kan förvirra besökarna och få dem att gå vilse.
Tvåriktade gatunät gör det dessutom möjligt för förarna att ta de mest direkta vägarna från startpunkt till målpunkt. Tänk till exempel på den resa som visas i figur 1a mellan ursprung O och destination D. I ett dubbelriktat nät (som visas av pilarna som anger färdriktningen) kan föraren ta den mest direkta vägen från O till D. Jämför denna väg med samma resa i ett enkelriktat nät, som visas i figurerna 1b och 1c. Föraren kan behöva resa ytterligare en sträcka vid antingen ursprunget (som i figur 1b), destinationen (som i figur 1c) eller båda. Användningen av enkelriktade gatunät ökar således den genomsnittliga körsträckan mellan två parade ursprungs-destinationspunkter och kommer att resultera i fler körda fordonskilometer (VMT). Ökade VMT innebär ökad bränsleförbrukning, ökade utsläpp och ökad exponering för olyckor.
Envägsgatunät ökar fordonsflödet
Envägsgatunät har en avgörande fördel jämfört med tvåvägsgatunät: de eliminerar konfliktfyllda vänstersvängningsmanövrar i korsningar. Detta är viktigt eftersom vänstersvängar minskar det maximala fordonsflödet i korsningar. Vänstersvängande fordon som blandas med genomfartstrafik måste t.ex. vänta på en lucka i motortrafiken och kan blockera fordon uppströms som väntar på att passera. Separata körfält kan skilja vänstersvängande fordon från andra fordon för att minska denna blockering, men denna strategi minskar också det tillgängliga utrymmet för de återstående fordonen att ta sig igenom korsningen. Särskilda vänstersvängarsignaler kan användas för att eliminera blockeringen, men deras närvaro leder till en mer komplicerad signalstyrning och ökar den tid som går förlorad för fordonsrörelse i korsningen. Eftersom korsningar begränsar de maximala nätverksflödena följer att enkelriktade gatunät kan betjäna högre maximala nätverksflöden (dvs. ha högre fordonsrörelsekapacitet) än dubbelriktade gatunät.
Reducerad fordonskapacitet sänker nätverkets effektivitet.
Motståndarna till att omvandla enkelriktade gator till dubbelriktade hänvisar ofta till denna minskning av fordonsrörelsekapaciteten (förutom till kostnader och genomförbarhet). Även om dubbelriktade gator kan öka välståndet och livskvaliteten är beslutsfattare rädda för att den minskade fordonsgenomströmningen kommer att resultera i längre och mer överbelastade rusningstider, lägre genomsnittliga fordonshastigheter och ökade fordonsfördröjningar. Minskad fordonskapacitet minskar alltså effektiviteten i nätet. Ännu värre är att trafikstockningar till följd av minskad fordonskapacitet kan leda till att människor undviker centrumet och kan bidra till dess nedgång som centrum för ekonomisk verksamhet och rekreation.
Trip-Serving Capacity: Ett bättre mått på nätverkets effektivitet
Förmågan att förflytta många fordon återspeglar inte det slutliga målet för ett transportnät. Målet är att låta människor nå sina destinationer så snabbt som möjligt. Den maximala hastigheten med vilken människor når sina destinationer, även känd som nätets kapacitet att betjäna resor, beskriver detta mål på ett mer exakt sätt. Allt annat lika kommer ett nät med högre kapacitet att betjäna fordonsresor med mindre fördröjning.
Så, även om nuvarande forskning och konventionell visdom tyder på att enkelriktade gatunät är effektivare än deras dubbelriktade motsvarigheter, visar vi att enkelriktade nät ibland är mindre effektiva eftersom de begränsar den hastighet med vilken människor når sina destinationer. När detta är fallet finns det ett större incitament att omvandla traditionella enkelriktade gatunät till dubbelriktade.
Nätjämförelse
Vi kan direkt jämföra kapaciteten att betjäna resor i olika dubbelriktade och enkelriktade nät. De dubbelriktade gatunäten skiljer sig åt när det gäller behandlingen av konfliktfyllda vänstersvängar i korsningar. Här överväger vi tre behandlingar för ett nät med två körfält i vardera riktningen. Figur 2 visar korsningskonfigurationerna för dessa nät. I tabell 1 sammanfattas fördelarna och nackdelarna med dessa tre behandlingar.
Den resandekapaciteten i dessa nät varierar beroende på faktorer som fördelning av efterfrågan, signaltider i korsningarna och system för körning av förare. För att förenkla analysen jämför vi nätverken under ideala förhållanden, vilket inkluderar enhetliga resemönster, dedikerade vänstersvängarsignaler som är tidsinställda för att tillgodose den befintliga efterfrågan på vänstersvängar och den mest direkta förarföringen. Dessa idealiska förhållanden underlättar en analytisk lösning på de olika nätmens kapacitet att betjäna resor, men resultaten av denna analys gäller även för verkliga förhållanden där dessa antaganden är mindre strikta.
Ett nätets kapacitet att betjäna resor visar sig vara ett förhållande mellan två storheter: dess kapacitet att förflytta fordon och den genomsnittliga reslängden. Antalet fordon som kan passera en korsning under en signalcykel bestämmer kapaciteten för fordonsrörelse. Genom att tillämpa sannolikhetsteori på nätets geometri kan vi fastställa den genomsnittliga reslängden genom att bestämma hur mycket längre fordon måste färdas med tanke på rörelsebegränsningarna. Båda storheterna, och därmed nätets resekapacitet, visar sig vara en funktion av två nyckelparametrar: 1) det genomsnittliga avståndet mellan ursprung och destinationer i nätet, och 2) den tid som går förlorad vid vänstersvängarsignaler. Figur 3 visar förhållandet mellan resekapaciteten för de dubbelriktade gatunäten jämfört med det enkelriktade gatunätet för olika värden på dessa variabler. Detta förhållande mäter den relativa effektiviteten hos ett dubbelriktat nät jämfört med ett enkelriktat nät. Värden som är större än ett innebär att det dubbelriktade nätet betjänar resor i högre grad, medan värden som är mindre än ett innebär att det enkelriktade nätet är överlägset.
I figur 3 har de dubbelriktade nät som tillåter vänstersvängar högre kapacitet att betjäna resor för kortare reslängder. När reslängden är kort är den extra cirkulationen i enkelriktade nät så skadlig att en enklare signaltid i korsningen (och högre kapacitet för fordonsrörelser) inte kan kompensera för den extra reslängden. När resorna är längre kompenserar dock en enklare signaltid för de extra resor som krävs av enkelriktningsnätet. Eftersom den genomsnittliga reslängden bör stå i proportion till storleken på centrumområdet kan en omvandling från enkelriktad till dubbelriktad trafik i ett centrumnät faktiskt öka nätets förmåga att betjäna resor i mindre städer. Figur 3 visar också att även om resorna är långa kan dubbelriktade nät med vänstersvängfickor ge en kapacitet för att betjäna resorna som bara är 10 procent lägre än enkelriktade nät. Den kritiska reslängd som skiljer ”korta” och ”långa” resor är en funktion av den tid som går förlorad vid särskilda vänstersvängarsignaler. Ju mer tid som går till spillo vid de reserverade vänstersvängssignalerna, desto mindre blir den kritiska reslängden.
Den kritiska reslängden som skiljer ”korta” och ”långa” resor är en funktion av den tid som går till spillo vid reserverade vänstersvängssignaler.
Det är anmärkningsvärt att det tvåvägsnät som förbjuder vänstersvängar alltid har en högre kapacitet att betjäna resorna, även när resorna är långa. Båda strategierna ger samma kapacitet för fordonsrörelser (eftersom båda eliminerar motstridiga svängmanövrar), men tvåvägsnätet med förbud mot vänstersvängar medför mindre kretsvägar än enkelriktningsnätet. Den ytterligare ressträcka som krävs i ett enkelriktat nät är faktiskt minst dubbelt så lång som i ett dubbelriktat nät med förbud mot vänstersvängar. Detta är fysiskt logiskt eftersom enkelriktade nät är mer restriktiva och förbjuder fler fordonsrörelser. Om vänstersvängar är förbjudna i korsningarna kan en omvandling av ett enkelriktat nät till ett dubbelriktat nät därför alltid öka nätets förmåga att betjäna resor, även i större städer med längre genomsnittliga reslängder.
Slutsats
I motsats till konventionell visdom och konstruktionshandböcker är dubbelriktade nät ofta mer effektiva än enkelriktade nät. Även om tvåvägsnät kan ge lägre kapacitet för fordonsrörelser kan de i vissa fall betjäna resor i högre takt. Denna kapacitet att betjäna resor är ett bättre mått för att förutsäga nätets prestanda under rusningstid. När resorna är korta har dubbelriktade nät som tillåter motstridiga svängmanövrar högre kapacitet att betjäna resorna än enkelriktade nät, eftersom den extra cirkulationen i enkelriktade nät uppväger den effektivare korsningsregleringen. Tvåvägsnät är mer konkurrenskraftiga när signalcykelns längd ökar. Dessutom kan tvåvägsnät som förbjuder vänstersvängar alltid betjäna resor i högre grad. Även om båda strategierna eliminerar konfliktfyllda svängmanövrar, medför tvåvägsnät med förbud mot vänstersvängar mindre cirkulation än enkelriktade nät.
Oavsett stadens storlek bör dock en konvertering från enkelriktad till dubbelriktad gata alltid öka effektiviteten i nätverken i innerstaden.
När de överväger att konvertera till dubbelriktade gator bör stadsplanerare och trafikingenjörer undersöka den genomsnittliga reslängden inom nätet. Intuitionen tyder på att den genomsnittliga reslängden tenderar att vara proportionell mot centrumets storlek – större centrum bör ha längre reslängder. Mindre stadskärnor bör därför noggrant undersöka den tid som går förlorad när man tillhandahåller särskilda vänstersvängarsignaler för att avgöra vilken typ av tvåvägsnätkonfiguration man ska använda. Eftersom den förlorade tiden minskar med den genomsnittliga cykellängden bör mindre städer tillåta vänstersvängar endast när cykellängden är lång och förbjuda vänstersvängar när cykellängden är kort. Större stadskärnor bör dock också övergå till dubbelriktad trafik men förbjuda vänstersvängar i korsningar. Oavsett stadens storlek bör dock en omställning från enkelriktad till dubbelriktad trafik alltid öka effektiviteten i centrumnäten. Eftersom invånarna av olika anledningar föredrar tvåvägsgatunät kan en konvertering av ett envägsgatunät till tvåvägsdrift förbättra både effektiviteten och livbarheten i städerna.
Denna artikel är anpassad från den längre versionen ”Analytical Capacity Comparison of One-Way and Two-Way Signalized Street Networks”, som ursprungligen publicerades i Transportation Research Record.
Fördjupande läsning
Carlos F. Daganzo. 2007. ”Urban Gridlock: Transportation Research Part B, 41 (1): 49-62.
Vikash V. Gayah och 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 och 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 och Brian T. McHugh. 2000. ”Downtown Streets: Are We Strangling Ourselves on One-Way Networks?” Transportation Research Circular, 501 (F-2): 1-18.