مقاله توربو میدانها ؛ رویکردی جدید درحل معضلات میدانهای متداول

بخشی از مقاله

توربو میدانها ؛ رویکردي جدید درحل معضلات میدانهاي متداول

چکیده

توربو میدان آرایش نوآورانه و انقلابی در طراحی میدانها است کـه ایـده آن اولـین بـار در سـال 1998 توسط آقايH.L. G. Fortuijn در کشور هلنـد ارائـه و توسـعه داده شـده اسـت. ریسـک حـوادث متداول درتربو میدانها بسیار کمتراز میدانهاي سنتی میباشد،همچنین مدلهاي ارزیـابی توربـو میـدانها افزایش ظرفیت در حدود 25٪ بالاتر از میدان دو خط استاندارد نشان میدهد. این نوع میادین جریـان ترافیک را درطول تداخل هاي ورود و خروجی میدان ، با هدایت رانندگان به خطوط جداشـده قبـل از ورود به میدان و هدایت به خطوط مارپیچی درون میـدان بـه صـورت کانـالیز شـده کنتـرل و هـدایت میکند. یکی دیگر از مزایاي این میادین تقسیم بسیار متعادلتر جریان ترافیـک نسـیت بـه میـدانهاي سنتی میباشد. در ایران با توجه به معضـلات زیـادي ظرفیـت، هـدایت جریـان و ایمنـی درمیـدانها و تقاطعات، این نوع میدان در شرایط خاص میتواند بسیار مفیـد باشـند.در ایـن مطالعـه چگـونگی ایـن میادین و نیز موارد مختلف ظرفیت ورودي براي توربو میدان ،توسط نرم افـزار شـبیه سـازي ترافیکـی Aimsun بررسی و مدل بهینه براي بالاترین ظرفیت و ایمنی ارائه شـده اسـت.در ایـن شـبیه سـازي افزایش 7/5درصدر در افزایش جریان ترافیک و کاهش 35 درصدي رابراي زمان سفر در توربـو میـدان نسبت به میدانهاي دو خطه متداول نشان میدهد.

کلید واژه: توربو میدان ،میدان دوخطه، طول تداخلی،زمان سفر.

1

-1 مقدمه

-1-1مشکلات میدان دو خطه متداول

مشخصه انحناي هندسی میدان باعث کاهش سرعت وسایل نقلیه درعبورآنها از میدان میشود.انـدازه جزیره مرکزي و زاویه رویکرد تعیین کننده انحنا، سرعت هاي ورودي و سرعت هاي وسایل چرخنـده میباشد. از مشکلات میدانهاي دوخطهي ایمنی پـایین در قـوس میـدان مـی باشـد. راه حـل ایـن موضوع که افزایش در انحناي میدان می باشد موجب می شود که سرعت نسبی بین وسـایلی کـه وارد میدان شده و وسایلی که در حال گردش حول میدان میباشند را کاهش دهد و لذا معمـولا منجـر بـه نرخ پایین برخورد بین وسایل در حال ورود و خـروج مـیگـردد. در میـدانهـاي چنـد خطـه انحنـاي فزایندهي مسیر، برخوردهاي جانبی بیشتري را میان مسیرهاي ترافیکی همجوار ایجاد نمـوده و منجـر به میانبر زدن بیشتر وسایل نقلیه و در نتیجه احتمال برخوردهاي پهلو به پهلوي بیشتري میگردد.

جداي از مشکل مطرح شده در بالا که مرتبط با تغییر در انحناي مسیر مـیباشـد، میـدان دو خطـهي اشکال دیگري نیز دارد. رانندهاي که در خطوط دسترسی سـمت چـپ قـرار دارد، ناچـار اسـت کـه در فاصلهي بسیار کوتاهی براي خروج از میدان تغییر مسـیر بدهـد. ایـن شـرایط در صـورتیکه دو مسـیر خروجی وجود داشته باشد حتی بدتر نیز میگردد: در صورتیکه راننده مسیر خارج میـدان بخواهـد بـه مسیر خود در امتداد میدان ادامه دهد، موقعیت پیچیدهاي ایجاد میگردد؛ چرا که طرح میدان به گونه اي است که رانندگان دیگر راهی براي اطلاع از این ندارندآیا او قصد خـروج از میـدان را دارد یـا مـی-خواهد مسیر خود را ادامه دهد.

میدان دو خطه در حقیقت یکی از معایب عمدهي سبک قدیمی میدانهـا را در بـر دارد و آن نیـاز بـه تغییر خطوط در یک انحنا میباشد. در نتیجه سرعت رانندگی به تدریج کمتر میگردد. میدان دوخطـه بهتر از اشکال سنتی میدان میباشند. طرح اصلاح شدهي حق تقدم از راست4 این امکان را فراهم مـی-سازد که میدان دوخطهي متحدالمرکز کوچکتر از قبل سـاخته شـوند (قطـر خـارجی.[2] (75m> در نتیجه سرعت رانندگی به تدریج کمتر میگردد. میدان دوخطه بهتر از اشکال سنتی میدان مـیباشـند. هرچند، این میدان راه حل سادهاي براي موقعیتهاي تداخلی ارائه نمیدهد؛ راهحلی که نقطهي قـوت میدان مدرن تک خطه میباشد.

مشکل سوم میدان دوخطهي نیاز به تغییر خط میباشد؛ استفاده از خط داخلی گردش ضـعیفی اسـت که تاثیري منفی بر ظرفیت دارد.

4 . modified right-of-way arrangement

2

-2 توربو میدانها

چالش پیش رو ایجاد و توسعهي میدانی با ظرفیتی برابر با میدانهاي دو خطه و یا بیشتر از آن بود که توامان مشخصههاي ایمنی میدانهاي تک خطه را نیز دارا باشد. میدان جدید میبایست حائز شـرایطی به شرح زیر میبود:
هیچ تغییر مسیري (خطی) در طول میدان صورت نگیرد.

نیازي به بیش از دو خط وجود نداشته باشدوسرعت رانندگی در طول میدان پایین باشد.

پاسخ این چالشها توربو میدان مـی باشـند کـه در سـال 1996 توسـط آقـاي L. G. H. Fortuijn در دانشگاه فناوري دلف در هلند ابداع و توسعه داده شد. توربو میدان نوع خاصی از میدان دو خـط اسـت که در آن برخی از جریان جهتی از هم جدا شده اند ونیز از لحاظ اجرا بر اساس خطوط از هم جدا مـی باشند. مشخصههاي عمدهاي توربو میدانها به شرح زیر می باشد:

-1 در برابر حداقل هر یک ورودي خط دومی ایجاد گردد؛ -2 ترافیک جاري به سمت میدان در هر یک از جهات بایسـتی بـه دو خـط مجـزا در میـدان

جریان یابد؛ -3 جریان آرام ترافیک در طول میدان با استفاده از تراز مارپیچی مناسب تامین شود؛
-4 ایجاد موانع برجسته براي جدا کردن خطوط ورودي و درون میدان ،شکل(.(2

-5 هر یک از بخشهاي میدان شامل خطی میشود که در آن راننـدگان مـیتواننـد تصـمیم بگیرند که آیا به مسیر خود در دور میدان ادامه داده و یا از آن خارج گردند.

-6 حداقل دو تا از جهات خروجی دو خطه هستند؛ یکی دیگر از مشخصههاي مهم توربو میدانها این است که:

-7 شعاع میدان کوچک نگه داشته میشود؛ -8 مسیرهاي نزدیک شدن به میدان در زاویهي سمت راست به آن قرار دارند.

-9 کف پوشهاي برجستهي میدان پهنا و عرض مناسبی را براي وسـایل نقلیـه بلنـد فـراهم میسازد تا از میدان استفاده نمایند.[4]
این مشخصهها همه در شکل (1)نمایش داده شده است. بر مبناي اصول مطرح شده در بالا تعـدادي از انواع میدانها را میتوان ایجاد نمود. یکی از این نوع میدانها در ابتدا "توربو میدان" خوانده شد. ایده-ي توربو میدان به قدري در رسانههاي اروپایی بخصوص آلمان توسعهیافت که ایـن مفهـوم بـه همـهي میدانهاي مدرنی که بر طبق معیارهاي فوقالذکر ساخته شـده بودنـد اطـلاق مـیگردیـد. آن نـوع از

3

میدان که در ابتدا توربو میدان خوانده شده بود اکنون و به منظـور متمـایز سـاختن آن از دیگـر انـواع میدانهایی از این دست "توربو میدان پایه" خوانده میشود.

انحناي بهینه با قطر کم

معابر نزدیک شدن به میدان در سمت راست آن قرار دارند.

حفاظهاي میدان منظرهي افق را پنهان میسازد.

شکل شماره:2

کف پوشهایی در مرکز و اطراف میدان مسیري اضافی براي کامیونها فراهم میسازد.

در برابر یک یا بیش از یک ورودي خط دومی ایجاد گرردد

تنها دو خط (مسیر) براي جریان ترافیک موجود است.

خطکشیهاي مارپیچی صاف
جزئیات تروبو میدانها
تقسیمکنندگان خطوط برجسته

یکی از خطوط امکان انتخاب مسیر را فراهم می-سازد.
حداقل دو تا از مسیرهاي خروجی دو خطه هستند.
شکل :1 مشخصه کلی توربو میدان [4]

شکل :2 مانع جداکننده خطوط درون و ورودیهاي توربو میدان [4]

-2-1 ویژگیهاي مشخصهي توربو میدانها

الف - جلوگیري از تداخلات ترافیک

4

پیشگیري از تداخلهايهاي ترافیک از مهمترین ابعاد توربو میدانها مـیباشـد. ترافیـک موجـود در دو خط میدان حداقل در یکی از مسیرها باید جریان یابد. به نظر بدیهی میرسد.این ویژگـی اصـلی تـرین شاخص تربومیدان می باشد.
ب - تعداد محدود خطوط گردشی لزوم جریان ترافیک در بیش از دو خط کار را براي رانندگان دشوار میسازد. ایـن الـزام تـاثیر مخربـی
برایمنی دارد.[6] علاوه بر این، توسعهي میدانها از دو خطه به سه خطه در مقایسه بـا توسـعه از یـک خطه به دو خطه، در افزایش ظرفیت بهبود کمتري ایجاد میکند. علت را میتوان در ایـن دانسـت کـه حالت اول مستلزم این است که قبل از اینکه راننده به خـط داخلـی یـک میـدان راه یابـد، بـه صـورت همزمان مسافتی را در هر سه خط طی نماید.[4]

ج - جریان آرام در میدان با به کار بستن صحیح تراز مارپیچی استفاده از خطکشیهاي مارپیچی یکی از مشخصههاي طراحـی هندسـی توربـو میـدانهـا مـیباشـد.
تفاوت میان تعداد نقاط برخورد در یک میدان دوخطهي و یک توربو میـدان در حالتیکـه هـر دو نـوع میدان تعداد خروجی مشابهی داشته باشند، در شکل (3)نشان داده شده است. ملاحظـه مـیشـود کـه میدان دوخطهي 16 نقطه ي برخورد دارد، در حالیکه توربو میدان 10 نقطهي برخورد دارد.

شکل :3 تفاوت در نوع برخوردها در میدانهاي دوخطه و توربو میدانها[4]

تراز مارپیچی مزایایی را نه تنها در ارتباط با ایمنی بلکه در خصوص راحتی راننـدگی نیـز فـراهم مـی-سازد. همانطورکه در شکل((4دیده میشود توربـو میـدان در مقایسـه بـا میـدان بـا خـطکشـیهـاي مارپیچی نیاز به حرکت فرمان کمتري دارد.

5

در طراحی توربو میدان با تغییر در مراکز دایرههایی که نمایانگر بخشهاي متوالی مسیر در حـول یـک محور انتقالی میباشد، یک مسیر منطقی براي وسایل نقلیه فراهم میگردد. جمع این بخـشهـاي دوار مسیري مارپیچی را ایجاد میکند. رانندهاي که در حال طی کردن میدان است، با پیروي از این مسـیر مارپیچی همانطور که لازمهي خروج از میدان است به تدریج از مرکز آن دور میگردد.[4]

ترکیب محور انتقالی و دوایر یک نوع طراحی را ایجاد میکند. موقعیت محور انتقالی بستگی به عوامـل متعددي داشته و قبل از هر چیز به موقعیت خروجیهاي دو خطه وابسته است. این مساله بایسـتی بـه گونهاي انتخاب شود که اطمینان حاصل گردد که انحناي وسایل نقلیـه بـراي همـهي حرکـات تقریبـا برابر میباشد.[2]

پس از این موقعیتیابی عمومی، راحتی رانندگی نیازمند جزئیات دقیقتري از محور خروجی میباشـد. البته ارائه جزییات بیشتر در این خصوص و در رابطه با تکنیکهاي طراحی، ایمنی، راحتی، دسترسـی-پذیري و ظرفیت از حوزه کار این مقاله فراتر میباشد.

شکل :4 تفاوت در حرکات چرخشی در میدان با خطکشی مارپیچی (چپ) و توربو میدان (راست)(L نشاندهندهي نقاطی میباشد که در آنها راننده بایستی به چپ بپیچد و R به نقاطی اشاره میکند که بایستی به راست پیچیده شود.)

-3 روش تحقیق

جهت برآورد و مقایسه عمل کرد میدان دو خطـه سـنتی بـا توربـو میـدانهاي پایـه بـر اسـاس چـارت شــکل((4 ســاختاري بــراي بــراورد و مقایســه پارامترهــاي ترافیکــی از جملــه زمــان تــاخیر ،چگالی،جریان،زمانهاي توقف و نیز زمان سفر ایجاد شد. در این تحقیق سه نوع تقاضـاي مبـدا مقصـد براي رویکردهاي عملکردي میدان پیش بینی شد.این سه نوع ماتریس مبدا مقصد در جداول((1تـا (3) نشان داده شده است.

6

براساس اطلاعات پایه طرح هندسی بر اساس نشریه HCM براي شعاع داخلـی مبنـاي 25 متـر بـراي میدان هاي دو خطی و نیز بر اساس ضوابط طرح هندسی تربو میدان پایه[4 ] و مطابق با شعاع داخلی 25متر براي هردو میدان در نظر گرفته شده است.در اشکال 6)و(7طرح هندسـی هـر دو مـدل نشـان داده شده است.

داده هاي ورودي

ماتریس O-D،اطلاعات طرح هندسی (تعداد خط ورودي ،خطوط میدان...)

رفتار شناسی پارمترهاي انتخاب تعیین نرخ جریان مخالف ارزیابی نرخ جریان ورودي
(خطوط متمایز از همدیگر) (خطوط متمایز از همدیگر)

محاسبه شاخص هاي ترافیکی

مقایسه شاخص هاي ترافیکی

شکل :5 چارت روش انجام تحقیق