Trpforum 2014 Session 43 Kapacitet Tätort K-L. Bång

KAPACITET TÄTORT
Karl-Lennart Bång, KTH Trafik och logistik

Omfattning:

- Signalreglerade korsningar (3- o. 4-vägskors; skyttelsign.)
* Beräkning av kapacitet och framkomlighetseffekter
* Kapacitetsanalys med hjälp av simulering
- Gator
* Frifordonshastighet (KTH forskningsrapport 2012)
* Hastighet-flödessamband (Effektsamband 2013)
- Gång- och cykeltrafikanläggningar

Transportforum 2014 session 43 METKAP: K-L. Bång Kapacitet Tätort

1

Signalreglerade korsningar
Underlag:
- Vägverket TV131 1977-02:
Beräkning av kapacitet, kölängd och fördröjning i vägtrafikanläggningar
Kapitel 8 Signalreglerade korsningar (författare K-L. Bång)
-

Trivector Traffic 2010
Olstam, J; Hagring O; Allström A. CAPCAL 3.3 Beräkningsmanual.

-

EMV-projektet (1999 – 2004 KTH, VTI, Trivector):
* Al-Mudhaffar, A. 2003. Datainsamling som underlag för simulering
* Hagring O; Allström A et al 2005: Mätning av framkomlighet i plankorsningar med trafiksignaler (mättnadsflöden , kritiska tidsavstånd mm)

-

METKAP-projektet (2009-2013)
Utveckling av beräkningsmetoder (KTH, Trivector)

-

Capcalutveckling (2012-2013)
Signalreglerade korsningar (Trivector, KTH)


2

Signalreglerade korsningar
Resultat:
- TRV2013/64343 Metodbeskrivning för beräkning av kapacitet …..
Kapitel 4: Signalreglerade korsningar (K-L. Bång och J. Wahlstedt)
- TRV2013/79994 Kapacitetsanalys med hjälp av simulering
Kapitel 6: Signalreglerade korsningar (J. Wahlstedt)
- TRV2013/92033 Kalkylhjälpmedel för kapacitetsanalys
MS-Excel Signalreglerade korsningar (K-L. Bång, J. Wahlstedt)

- TRV2013/92041 Användarhandledning för CAPCAL 4.0 (L. Linse)


3

Förutsättningar för beräkningsmetod:
- Tidstyrd signalreglering med korrektioner för effekter av trafikstyrning
- Optimerad tidsättning mht minimering av interaktionsfördröjning
för fordonstrafik
- Geometrisk fördröjning för fordon som inte fördröjs pga signalen eller
interaktionsfördröjning kan beräknas enligt metod för
Ej signalreglerad korsning


4

Överblick av beräkningsgången
A Indata
(utformning, trafikflöde, signalreglering)
B Beräkning av säkerhetstider, minsta gröntid
och förlusttid per omlopp
C-1 Tidsättning omgång 1
(baseras på antagen tidsättning och
trafikfördelning mellan parallella körfält)
C-2 Tidsättning omgång 2 m fl iterationer
(baseras på tidsättning och trafikfördelning
från föregående iteration)
D

Beräkning av framkomlighetseffekter

Transportforum 2014 session 43 METKAP:
K-L. Bång Kapacitet Tätort

5

Indata avseende utformning

Anslutnvinkel

Refugbredd

Ö.g.ställe
Wcr

Radie

Lstopp

Stopplinje
Körfälts
bredd

Längd kort
körfält


6

Indata avseende utformning, forts.
Tillfart nr

1

2

3

4

Hastighetsgräns (km/h)
Kurvradie högersväng (m)
Anslutningsvinkel (grader)
Lutning +/- %

50

50

50

50

7

7

7

7

90
0

90
0

90
0

90
0

Avstånd stopplinje - tvärgat. kantlinje Lstopp (m)

7

7

7

7

Avst. Stopplinje - övergångställe LS-ÖG (m)
Vsv bilar kan köa utan blockera efterfölj. fordon
Köutrymme efter rött:
Vsv
Hsv
Bredd övergångsställe (m)

1
1
2
2
4

1
1
1
1
4

1
1
2
2
4

1
1
1
1
4

Längd övergångsställe Lög
Körfältsbredd och längd (m)

14,5
Bredd

Kf nr
-1
-2
-3
-4
Refug
Frånfart

Total gatubredd
(m)

Längd
3,5
3

10,0
14,5
Bredd
Längd Bredd
Längd
2,75
16
3,5
2,75
3

10,0
Bredd
Längd
2,75
2,75

1,5
6,5

1,5
3,0

1,5
6,5

1,5
3,0

14,5

10,0

14,5

24

10,0


7

Indata avseende körfältsindelning


8

Indata avseende trafikflöden
Blankett 4A-2 Trafikflöden
2.
150

Korrektionsfaktorer

Fordon / h
180

Totalt
80

410

- Körfältsbredd
Tillfart
1
2
3
4

Cyklar i
blandtrafik
Antal/h

Tung
Trafik
Andel
0,05
0,20
0,05
0,10

Gång./h
Cykl/h

200
Fordon / h

Fordon / h

170

3.

110
Gång./h
720

Gång./h

500

Cykl/h

700

850

Cykl/h
80

120
Totalt
Totalt

1100

950

Gång./h
Cykl/h

150

Fordon / h

Totalt
50

150

150

350

4.


9

Beräkning av säkerhetstid
Automatisk beräkning av säkerhetstid och minsta gröntid i MS Excel och Capcal


10

Val av fasindelning
Grundregel
Så få signalfaser som möjligt ger högst kapacitet och lägst
medelfördröjning.

1) I första hand tidssepareras
bara primärkonflikter mellan
raktframgående trafik från
korsande gator

Fas 2

Fas 1

Väg B

Väg A

Fas 1
Gult

2) Vid behov mht kapacitet för svängande
Fas 2
trafikströmmar eller trafiksäkerhet
tidssepareras också kritiska
sekundärkonflikter ●
Allrött
genom särskilda signalfaser

Gröntid g1

Rött

Gröntid g2

Säkerhetstid

Omloppstid c


11

Indata för signalreglering
Exempel på fasbilder

Fasbilder enligt exempel för fas nr

(Se inmatnings sida "signaler" i CAPCAL 4.0)

A

B

C

D

1

2

3

F

G

Min gröntid
g min
1
2
3
4
5

H

11
11
0
0
0
22,0

∑

I

J

K

L

4

5

6

B
H2

Fas Nr.

E

A
H1

Max gröntid
Förlusttid F
g max
4,4
3,9
0,0
0,0
0,0

Förlusttid per omlopp

Total förlusttid:

Signalstyrning
Tidsstyrd
1

Trafikstyrd

8,3

Omloppstid (sek)
Samordnad


Beräknas
Fast

1

12

Tidsättning omgång 1
Överslagsmässig beräkning
• Bestäm körfältstyper och trafikflöde per körfält
• Bestäm mättnadsflöden och belastningskvoter q/s
• Identifiera kritisk konfliktpunkt
• Bestäm omloppstid och gröntidsfördelning
• Beräkna kapacitet och belastningsgrad


13

Tidsättning omgång 2 och fortsatta iterationer
Detaljberäkning
• Kontrollera fasindelning, körfältstyper, minsta
gröntider och säkerhetstider
• Bestäm mättnadsflöden och belastningskvoter
• Identifiera kritisk konfliktpunkt
• Bestäm omloppstid och gröntidsfördelning
• Beräkna kapacitet och belastningsgrad


14

Bestämning av körfältstyp


15

Transportforum 2014 session 43 METKAP: K-L. Bång Kapacitet
Tätort

16

Mättnadsflöden typ A och B
Typ A

1900 f/gh

Typ B

Bestäms enligt diagram
nedan)

1700 f/gh (för dubbla
svängande körfält 1500
f/gh,kf)


17

Mättnadsflöden körfältstyp C
Mättnadsflöde typ C


18

Mättnadsflöden typ C (forts.)
Tidsättning omgång 1: Typfall för beräkning av sC
Typ- Signalfaser
fall

Omloppstid c sek

Effektiv Rödtid Ö.g.
Köutrymme
gröntid r sek
ställets efter vxl till
g sek
längd rött
lcr m

Normal

1
2

3

Tvåfas =
Blandfaser
Trefas =
Separatreglering
av vsv trafik i
ena gatan (se
4.5.3)
Fyrfas =
Separatreglering
av vsv trafik i
bägge gatorna

Max vid
överbelastning

60

90

25

35

< 15

1

80

120

25

55

15-20

2

100

150

30

70

15-25

2


19

Mättnadsflöden typ C (forts.)

Mättnadsflöde fordon

Exempel för typfall 1:
2000
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0

Gående/h
0
250

500
750
1000
1250

1500

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Andel svängande fordon psv

20

Mättnadsflöde körfält typ D (mötande konflikt)


21


22


23

Mättnadsflöden körfältstyp D, forts…
Exempel på diagram i metodbeskrivningen

Bestämning av Nk


24

Mättnadsflöden körfältstyp D, forts…
Exempel på diagram i metodbeskrivningen

Bestämning av sg för ag =4,8 sek

Bestämning av sg för typfall 1 :


25

Inverkan av korta körfält
(grönt i samma fas som angränsande körfält)

1

2

1

flaskhals

Fall 1

2

Fall 2

Mättnadsflödesbidrag s’ till kf 1 från kf 2
bestäms mht risken för blockering av det
korta körfältet som funktion av andel
högersvängande fordon, se nästa bild


26

Inverkan av korta körfält Fall 2
Antalet köande fordon i det korta körfältet vid grönfasens början beräknas som summan av utfallet
av alla fall som kan uppstå = 𝑷(𝑵 𝟐 ) ∙ 𝑵 𝟐 enligt formlerna nedan för alla utfall av N2 :

𝑃 𝑁2 = 0 =

𝑁 𝑚𝑎𝑔
0

𝑁 𝑚𝑎𝑔

∙ 𝑝1

𝑃 0 < 𝑁 2 < 𝑁 𝑚𝑎𝑔 =

𝑁 𝑚𝑎𝑔 +𝑁2
𝑁2

−

𝑁 𝑚𝑎𝑔 +𝑁2 −1
𝑁2 −1

𝑁 𝑚𝑎𝑔

∙ 𝑝1

𝑁

∙ 𝑝2 2

𝑁 𝑚𝑎𝑔

för N1 = 0

𝑃(𝑁2 = 𝑁 𝑚𝑎𝑔 ) = 𝑝2
𝑃(𝑁2 = 𝑁 𝑚𝑎𝑔 ) =

𝑁 𝑚𝑎𝑔 + 𝑁1
𝑁 𝑚𝑎𝑔

−

𝑁 𝑚𝑎𝑔 +𝑁1 −1
𝑁 𝑚𝑎𝑔

𝑁

𝑁 𝑚𝑎𝑔

∙ 𝑝1 1 ∙ 𝑝2

för
0 <N1 < Nmag

[3]


27

Inverkan av korta körfält Fall 2 (forts..)
8

Nmag =

7

Antal köande fordon i det korta körfältet = N kö, block.

7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1

0

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7
0.8
0.9
Andel svängande fordon psv


1

28

Beräkn. ex 1: Mättnadsflöden – slutvärden

Tillfart

Körfält
nr

Mättnadsflöde si fordon
Grönt Fastyp Körfälts Andel
/gh
i fas nr
typ
svängande Bas- Korrektionsfaktorer
SlutLutnin
Psv
värde Tung g
Kf-breddÖvr.korr. värde

Dim.
mättnadsflöde s

se 8A-2

KOL:1
1: A-vägen V, R+H
R+V
"
2: B-gatan N: H (kort kf),
flaskhals R+H
"
R+V
"
R+V
3: A-vägen Ö, R+H
R+V
"
4: B-gatan S, H (kort kf )
flaskhals R+H
"

R+V

2

11
12
"
21
22
"
"
31
32
"
41
42
"

3
2
2
"
1
1
"
"
2
2
"
1
1
"
"

4
H2
H2
"
H1
H1
"
"
H2
H2
"
H1
H1
"
"

5
C
C
D
kort
C
C
D
C
C
D
kort
C
C
D

6
0,25
0,23
0,23
1,00
0,37
0,20
0,20
0,31
0,15
0,15
1,00
0,43
0,14
0,14

trafik
7
8
9
1750 0,981 1,000
1750 0,981 1,000
1200 0,981 1,000
1,000
1470 0,886 1,000
1560 0,837 1,000
1660 0,869 1,000
1710 0,980 1,000
1810 0,983 1,000
1420 0,983 1,000
1,000
1280 0,950 1,000
1700 0,905 1,000
1620 0,934 1,000

f/gh
10
1,00
0,97
0,97

11

Kort kf
0,94
0,94
0,94
1,00
0,97
0,97
Kort kf
0,94
0,94
0,94


12
1717
1666
1142
115
1225
1227
1356
1676
1725
1353
210
1143
1446
1422

13
1717
1142

1227
1676
1353
1353

29

Beräkn. ex 1: Dimensionerande belastningskvot
Tillfart

Körfält
nr

Grönt
i fas nr

se 8A-2

KOL:1
1: A-vägen V, R+H
R+V
"
flaskhals R+H
"
R+V
"
R+V
3: A-vägen Ö, R+H
R+V
"
flaskhals R+H
"
Summa

R+V

2

11
12
"
21
22
"
"
31
32
"
41
42
"

3
2
2
"
1
1
"
"
2
2
"
1
1
"
"

Dim.
Dim.
mättnads- flöde
flöde s
q

Belastn.kvot Steg A
Dim max qi/si

q i /s i

mht huvudfaser

dim. qi/si
f/gh
f/h
per körfält
13
14
15
1717
570
0,332
1142

380

0,332

1227

410

0,334

1676

609

0,363

1353

491

0,363

1353

350

16

0,259

0,334

0,363

0,697

.

30

Tidsättning omgång 1
Fas 2

Fas 1

Väg B

Väg A

Fas 1
Gult

Fas 2

Gröntid g1

Rött

Gröntid g2

Säkerhetstid

Omloppstid c

Allrött


31


32

Samband omloppstid – summa q/s för kritisk konfliktpunkt

160

140

Omloppstid sek

120
100
5

80

10

60

15

40

20

20
0
0

0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90
Summa q/s

33

Beräkn. ex 1: Tidsättning

Total förlusttid F :

Bestämning av omloppstid:

F

F korr = F + ∑ (g - g min )

Steg A
Fas j

Bestämning av gröntider:
g i = (c – F) ∙δ i

8,3 Omloppstid

F korr

8,3

(sek)

Fas j

57,4

c korr

57,4

g i = (c – F) ∙δ i

Steg B
dim q/s

c

dim q/s

gi

δi

g i,korr

1

0,334

0,479

23,5

23,5

2

0,363

0,521

25,6

25,6

Summa

0,697

49,1

g i,max

49,1

( OBS: g i inkluderar körbar
del av gultiden)

Summa


34

Beräkn. ex 1: Kapacitet och belastningsgrad
.
Tillfart

Körfält
nr

Grönt
i fas nr

se 8A-2

KOL:1
1: A-vägen V, R+H
R+V
"
flaskhals R+H
"
R+V
"
R+V
3: A-vägen Ö, R+H
R+V
"
flaskhals R+H
"
Summa

R+V

2

11
12
"
21
22
"
"
31
32
"
41
42
"

3
2
2
"
1
1
"
"
2
2
"
1
1
"
"

Dim.
Dim.
mättnads- flöde
flöde s
q

Belastn.kvot Steg A
Dim max qi/si

q i /s i

Gröntid

g i = (c – F) ∙δ i

mht huvudfaser Bas-

dim. qi/si
f/gh
f/h
per körfält
13
14
15
1717
570
0,332
1142

380

410

0,334

1676

609
491

0,363

1353

350

16

Kapacitet Bel.grad
Ki=
Xi =
si*gi/c

509

0,75

23,5

504

0,81

747

0,81

25,6

604

0,81

23,5

0,259

0,363

766

22
0,75

25,6

0,334

21

qi/Ki

25,6

0,363

1353

Korr.

värde
värde
19
20
25,6

0,332

1227

g i sek

555

0,63

0,697

.


35

Beräkning av framkomlighetseffekter

• Antal köande fordon
• Kölängd
• Antal och andel stoppade fordon

• Andel fördröjda fordon
• Medelfördröjning (deterministisk + slumpmässig)


36

Kö

B

q

q-s

C
A

r

Tid

g
Omloppstid c


37

Term 1 för körfält där köavvecklingen inte är konstant under gröntiden:
Kö

sk - q

B

C

q

sg - q

A

r

D

E

F

gk

Tid

gg

Omloppstid c

38


39

Samband omloppstid – fördröjning
Beräkningsexempel 1 tvåfaskorsning
Medelfördröjning (sek/fordon)

110
100
90
80

Total trafik
Fordon/h

70
60
50

Q = 2800

40

Q=3300

30
20

Min. fördröjning

10
0
30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100 105 110 115 120 125 130 135

Omloppstid (sek)


40

Samband gröntidsfördelning – fördröjning
Beräkningsex. 1 Tvåfas
Medelfördöjning (sek/fordon)

90
80

70

Total trafik
Fordon/h

60
50
40

Q=3300

30

Q=2800

20

Min. fördröjning

10
0
30

35

40

45

50

55

60

Gröntidsandel fas 1 (%)

41

Gator
Underlag:
- Vägverket TV131 1977-02:
Beräkning av kapacitet, kölängd och fördröjning i vägtrafikanläggningar
Kapitel 3 Väg- och gatusträckor
- Bång, K-L: Pezo-Silvano; A.
Utvärdering av nya hastighetsgränser i tätort. KTH Trafik och logistik 2012
- Aronsson, K. Speed characteristics of urban street segments.
KTH Stockholm 2006.
- Nissan, A. Parkering i Storstad;
KTH Teknisk rapport Stockholm 2011
- Trafikverket Effektsamband för transportsystemet.
Steg 3 och 4 Bygga om eller bygga nytt Uppdatering 2013


42

Gatulänkar
Beräkning av frifordonshastighet för två-och flerfältsgator där länkens egen
utformning och trafikreglering i första hand påverkar framkomligheten.

Större korsning där
länken inte har företräde

Större korsning där
länken inte har företräde
Mindre korsningar och utfarter
med väjningsplikt

Ri 2
Ri
1

Länklängd


43

Utvärdering av nya hastighetsgränser i tätort

Slutrapport
Juli 2012

KTH Trafik och logistik
Karl-Lennart Bång och Ary Pezo-Silvano


44

Utvärdering av ändrade hastighetsgränser i tätort 2009-2011
Dataunderlag:
KTH:s + LTH:s mätplatser, medelvärden för båda riktn.(195
fall)
Metod:
Stegvis multipel linjär regression, R2 = 0,757
Beroende variabel:
Frifordonshastighet för personbilar
Oberoende variabler:
- Områdestyp, bebyggelsekaraktär
- Huvudväg eller lokalväg; väg eller gata
- Tvärsektion och längdprofil
- Förekomst av underordnade korsningar och in/utfarter
- GC-anordningar; busshållplats
K-L. Bång: Utvärdering av nya hastighetsgränser - Transportforum 2012

45

Inverkan av hastighetsgräns och utformning forts.

Frifordonshastighet (km/h) =
30,1 + 0,258*Hastighetsgräns + 0,010*Länklängd – 4,71*Områdestyp
+ 3,76*Huvudnät+ 0,831*Körbanebredd – 4,93*Parkering – 5,82*Gångbana
– 1,96*Allé
Variabel
(Konstant)
Hastighetsgräns
Länklängd
Områdestyp
Huvudnät
Körbanebredd
Gatuparkering
Gångbana
Allé

Definition och kodning för studerad
länk och färdriktning
Konstant (km/h)
Skyltad hastighet (40, 50 eller 60 km/h)
Sträcka med ”right-of-way” (m)
Stenstad (1) eller villaområde (0)
Ja (1) eller nej (0)
Körbanebredd exkl mittremsa och vägren (m)
Träd utmed vägkant eller i mittremsa = Ja (1), nej (0)
46

Gatusträckor
Beräkning av kapacitet, färdtid och medelhastighet för hela
sträckor inklusive ingående länkar och korsningar.
Kapacitet och fördröjning i större korsningar beräknas med hjälp
av metoderna i METKAP kapitel 4 – 6.

Större korsningar där länken inte har företräde

Korsning 1

Länk 1

Korsning 2

Länk 2

Korsning 3

Länk 3


Länk 4

47

METKAP
Handbok för kapacitetsberäkning i GCanläggningar, TRV2013/92038
Svante Berg

Gångtrafikanläggningar
1.4
1.3
1.2
Hastighet (m/s)

Kapacitetsberäkning för:
• Gångbanor
• Trappor
• Övergångställen
(obevakade)
• Signalreglerade
övergångställen
• Utrymning

1.1
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0

• Beräkningsexempel
gående (XL)

1

2

3

Utrymme per gående (m2)

49

Kommentar
Bredd (m)

•

•

•

•

Empiriska underlaget för
gångtrafikanläggningar är svagare
än för metoderna avseende
motorfordonstrafik.
Ändrat väjningsbeteendet vid
obevakade övergångställen efter
”ZEBRA-lagen”, dåligt undersökt.
Alternativa
analysmetoder, simulering ej
beskrivna.
Generellt lite uppdateringar, mer
forskning behöves.

4
6
8
10

Kritiskt tidsavstånd, a
(s)
Andel
(%)
90
85
95
99
I
6,1
6,7 7,6
9,3
7,7
8,4 9,5 11,7
8,6
9,4 10,6 13,0
10,3
11,3 12,7 15,6

Kommentar: förmodligen ligger idag kritiskt tidsavstånd i det
lägre intervallet. Förmodligen ligger det på 7-9 s i medel
(50%).

50

Cykeltrafikanläggningar
Kapacitetsberäkning för:
• Cykelbanor
• Cykelfält i körbana
• Cykel i blandtrafik
• Korsning mellan cykelbanor
och vägar eller gator.

• Beräkningsexempel cykel
(XL)
• Ej signalreglerade
korsningar

51

Kommentar
- Empiriska underlaget för
cykeltrafikanläggningar svagare än
metoder avs. motorfordonstrafik.
– Begränsningar som ex.
• hur gatubredd och körfältsbredd
påverkar interaktionen mellan
cyklar och övriga fordon ej
studerat.
• Hur blandtrafik med gående
påverkar kapaciteten behandlas ej.
– Ej ”näteffekter”.
– Generellt lite uppdateringar, mer
forskning behöves.

52

Trpforum 2014 Session 43 Kapacitet Tätort K-L. Bång

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Trpforum 2014 Session 43 Kapacitet Tätort K-L. Bång

Similar to Trpforum 2014 Session 43 Kapacitet Tätort K-L. Bång (16)

Trpforum 2014 Session 43 Kapacitet Tätort K-L. Bång