NAPOVEDOVANJE RAVNI PROMETNE VARNOSTI NA KRIŽIŠČIH CEST ANTICIPATING THE LEVEL OF SAFETY ON ROAD INTERSECTIONS Strokovni članek UDK 625.739:656.1.08 P o v z e t e k l Kako napovedati zmanjšanje števila prometnih nesreč na določeni ...lacijskih modelov, druga pa temelji na seštevku vseh mogočih konfliktnih situacij, pri čemer dobimo teoretično največje možno število prometno nevarnih situacij (PNS). Obe metodologiji smo testirali na konkretnem primeru, in sicer na krožnem križišču v Novem mestu. Poleg analiziranja obstoječega krožnega križišča smo primerjali tudi metodologiji .metnih obremenitev. Te smo določili s štetjem prometa na terenu v jutranji in popoldanski konici. Za vsakega izmed treh modelov smo izdelali analizo prometne varnosti, in sicer po metodologijah SSAM in PNS. Na koncu smo modele primerjali in izbrali najboljšo različico. Poleg štetja prometa na terenu smo snemali prometni tok z video opremo. Na podlagi teh posnetkov smo določili dva parametra, in sicer TTC – čas do trka, in PET – priključni čas. Posamezne modele simulacije s SSAM smo primerjali s pomočjo T-testa. Summary l .cific location? Herewith, two methods to predict the level of road safety are presented. The first method used is the SSAM software employing simulation models, while the other method is the sum of all possible conflict situations resulting in the theoretically highest number of hazardous situations in traffic (PNS). Both methods were tested on a real-life example, i.e. a roundabout in Novo mesto. The comparison of a modified roundabout and a T-crossing at same peak times was conducted in addition to the analysis of the actual roundabout. The values were identified by counting traffic in the field at morning and afternoon peak times. For each of the three models, road safety analysis was elaborated both with the SSAM as well as with the PNS method. Finally, both models were compared and the best variation was selected. In addition to traffic counting in the field, traffic flow was recorded as well. The video recordings formed the basis for measurements of two .sons between both SSAM simulation models were based on the T- test. normativov, ki jih ta pravilnik določa. Kljub temu se lahko kasneje izkaže, da je določena .jene projektne rešitve, ki so bile projektirane V Pravilniku o projektiranju cest (Ur. l. RS, deljeno, da se prometna varnost zagotavlja ob upoštevanju vseh tehničnih standardov, št. 91/2005) je že v pr vem členu opre-z upoštevanjem tehničnih zahtev, pogojev in ne zagotavljajo pričakovane ravni prometne NAPOVEDOVANJE RAVNI PROMETNE VARNOSTI NA KRIŽIŠČIH CEST•Andrej Puljak, Tomaž Maher Slika 2•Nadomestne meritve konfliktne točke [Gettman, 2003] varnosti. Četr ti odstavek 5. člena istega pravilnika zahteva, da se načrtovane različice med seboj primerjajo po gradbenotehničnih, prometno-ekonomskih, okoljskih parametrih, prostorskih in prometnovarnostnih pogojih, vendar do sedaj ni bilo ustreznih modelov, s katerimi bi lahko zanesljivo ocenili stop­njo prometne varnosti prihodnjih projektnih rešitev. Predstavljena sta dva modela za napove­ merna za območja, kjer prihaja do (križišča, krožna križišča in izvennivojski priključki). Prvi sloni na programskem orodju SSAM (Surrogate Safety Assessment Model – nadomestni varnostni model), razvitem pod .tion, ZDA), ki deluje na podlagi mikrosimu.lacijskih programov VISSIM, TEXAS, AIMSUN, Paramics. Na osnovi trajektorij gibanja vozil določa nevarne situacije. Drugi model za izračun ravni prometne varnosti križišč pa upošteva metodologijo, ki sloni na seštevku vseh mogočih konfliktnih situacij, pri čemer je rezultat teoretično največje število prometno nevarnih situacij (PNS). 2.1 PROGRAMSKO ORODJE SSAM Programsko orodje SSAM [Gettman D., 2003] so razvili v ZDA (Virginia) na podlagi priporočila FHWA-RD-03-050, da bi uporabili nadomestne metode za oceno varnosti na podlagi modela, ki je narejen z mikrosimulacijskimi orodji (npr. v PTV VISSIM). SSAM temelji na algoritemskem pristopu prepoznavanja in razvrščanja konfliktov. Rezultate posameznega modela, narejenega z mikrosimulacijskim orodjem, je mogoče potem vizualno in statistično predstaviti ter obdelati. To se nanaša predvsem na izdelavo analiz ter poročil za posamezno rešitev modela. SSAM deluje tako, da obdeluje podatke, ki opisujejo trajektorije vozil, ko vozijo skozi .jektorije vozil vhodnih podatkov za SSAM ustvarimo s simulacijsko programsko opremo v obliki zapisa datoteke tipa .TRJ (format, izdelan posebej za SSAM). SSAM izračuna nadomestne varnostne ukrepe, ki ustrezajo vsaki interakciji med dvema voziloma. Tako določi, ali posamezna interakcija izpolnjuje merila, da se lahko uradno šteje kot konflikt. Preglednice vseh ugotovljenih konfliktov in ustreznih nadomestnih varnostnih ukrepov nato predstavi uporabniku. Slika 1 prikazuje potek dela za uporabo SSAM. Program uporablja dve mejni vrednosti za varnostne meritve: •Čas do trka (Time To Collision oz. TTC) – minimalna vrednost časa do trka, opažena med konfliktom. Ta ocena temelji na trenutni lokaciji, hitrosti in prihodnji poti dveh vozil v določenem trenutku. Čas do trka Čas do trka in njegova (s) verjetnost 1 1,5–2,0 2 1,0–1,5 3 0,0–1,0 Verjetnost trka majhna srednja velika Preglednica 1•Vrednosti TTC [Gettman, 2003] •Priključni čas (Post Encroachment Time oz. PET) – minimalni priključni čas, opažen med konfliktom. Priključni čas je čas med prvim vozilom, ki zadnje zasede pozicijo, in časom, ko drugo vozilo naknadno prispe na isti položaj. Vrednost nič predstavlja trčenje. .akcijo med dvema voziloma označimo kot konflikt. Kaj je konflikt? Je stanje, v katerem se dva ali več udeležencev v cestnem prometu približujeta drug drugemu, pri čemer obstaja nevarnost trčenja, če njuno gibanje ostane nespremenjeno. Oba parametra smo umerili v slovenskem prostoru. Spodnja slika (slika 2) prikazuje konfliktno točko pri gibanju dveh vozil (vozilo A, ki prečka, in vozilo B, ki vozi naravnost) v časovni odvisnosti od razdalje. Vozilo A … vozilo, ki prečka Vozilo B … vozilo, ki vozi naravnost … čas do trka … priključni čas … največja hitrost obeh vozil DeltaS … razlika v hitrosti vozila Gradbeni vestnik • letnik 59 • oktober 2010 t1 vozilo A pride v priključno (encroachment) območje (npr. začne zavijati levo) t2 vozilo B se zaveda, da lahko pride do trčenja, in začne zavirati t3 položaj zadnjega odbijača vozila A, ko zapušča konfliktno točko t4 vozilo B načrtovano prispe na konfliktno točko, če vozi naprej z enako hitrostjo, preden začne zavirati t5 vozilo B dejansko prispe na konfliktno točko Čas do trka (TTC) je definiran kot razlika med t3 in t4. Gre za razliko med časom, ko vozilo A (ki prečka) prispe do konca priključka, in pričakovanim časom prihoda vozila B (ki vozi naravnost) na konfliktno točko, če bi vozilo B pot nadaljevalo z isto začetno hitrostjo. Priključni čas (PET) je definiran kot razlika med t3 in t5. To je čas med odhodom vozila A (ki prečka) od konfliktne točke in prihodom vozila B (ki vozi naravnost) na konfliktno točko. Kot rezultat tabelarično zapišemo še druge karakteristike vozila, kot so MaxS (največja hitrost obeh vozil), DeltaS (razlika v hitrosti vozila), MaxD (največji pojemek drugega vozila) itd. 2.2 METODOLOGIJA PNS Model, ki ga na kratko imenujemo metodo­logija PNS (prometno nevarne situacije), je povzet po primerjalni analizi metodologij za napovedovanje ravni prometne varnosti v nivojskih nesemaforiziranih križiščih [Tollazzi et al., 2006]. Metodologija izhaja iz seštevka vseh mogočih konfliktnih .zuje slika 3, ob upoštevanju znanih prometnih obremenitev. Prikazana sta primera T-križišča in krožnega križišča, kjer so vidne konfliktne situacije, kot so združevanje, cepljenje ter križanje prometnih tokov. Te prometno nevarne situacije seštevamo, kot prikazuje enačba za PNS (slika 3). Število PNS je odvisno od števila konfliktnih točk in jakosti povprečnega prometnega toka v časovni enoti (npr. v enem dnevu). Te vrednosti med seboj primerjamo za .stavlja večjo prometno varnost križišča. Obe metodologiji smo preverili na konkretnem primeru že zgrajenega krožnega križišča. Krožno križišče se nahaja na državni cesti G2-105, odsek 0399 Novo mesto (Bučna vas–Krka) v Novem mestu. Krožno križišče je novogradnja. Glede na velikost (premer 49 m) spada med srednje velika krožna križišča. Je dvopasovno, trikrako. Kraki so označeni glede na smer potovanja: A – Metlika (jug), B – Ljubljana (zahod), C – BTC (sever). Krak A – enopasovna vhod in izhod, krak B – dvopasovna vhod in izhod, ter krak C – dvopasovni vhod in enopa­sovni izhod v krožno križišče (slika 4). Poleg analiziranja obstoječega krožnega križišča smo primerjali še dve različici: opti­mizirano (izboljšano) krožno križišče in T-križišče (slika 5). V obeh primerih smo upoštevali iste prometne obremenitve – jutra­njo in popoldansko konico smo določili s štetjem prometa. Za vsako različico posebej smo naredili model z orodjem PTV VISSIM in ločeno izdelali analizo za prometno varnost z modelom SSAM ter po metodologiji PNS. NAPOVEDOVANJE RAVNI PROMETNE VARNOSTI NA KRIŽIŠČIH CEST•Andrej Puljak, Tomaž Maher Dejansko krožno križišče Izboljšano krožno križišče Semaforizirano T-križišče Slika 6•Grafični rezultati programskega orodja SSAM [Puljak, 2010] Čas do trka: Priključni čas: Največja hitrost obeh vozil: Razlika v hitrosti vozila: Pojemek vozila: Največji pojemek drugega vozila: Sprememba med konfliktno hitrostjo in hitrostjo po trku: SSAM Measure Min Max TTC 0,00 1,50 PET 0,00 4,80 MaxS 0,61 14,07 DeltaS 0,18 11,45 DR -7,83 3,22 MaxD -8,00 3,22 MaxDeltaV 0,09 9,71 Mean 0,52 1,10 7,91 4,20 -1,08 -2,07 2,44 Variance 0,43 2,28 5,48 4,46 3,89 7,63 1,80 Preglednica 2•Rezultati meritev SSAM – primer [Puljak, 2010] Sprememba med izboljšanim in dejanskim krožnim križiščem je samo v spremenjeni horizontalni in vertikalni signalizaciji brez gradbenotehničnih posegov. S tem smo dosegli, da se promet na krožnem križišču .den vstopi v samo krožno križišče, kar zelo .zi turbo« krožno križišče). .metne obremenitve. 3.1 IZRAČUN RAVNI PROMETNE VARNOSTI KRIŽIŠČ S PROGRAMSKIM ORODJEM SSAM Rezultati izračunov po metodologiji SSAM so podani tako grafično kot tudi tabelarično. Slika 6 prikazuje primer konfliktov za obravnavane različice modelov križišč. Grafično prikazani konflikti se razlikujejo po barvi, in sicer: rumena – konflikt od zadaj, modra – sprememba voznega pasu, rdeča – križanje prometnih pasov (slika 6). Na priključkih prevladujejo konflikti od zadaj. Manj je konfliktov spremembe voznega pasu. Primer rezultatov za posamezni model (različico) z modelom SSAM prikazuje pre­glednica 2. Prikazani so naslednji podatki: minimalna vrednost, maksimalna vrednost, srednja vrednost ter odstopanje od srednje vrednosti (varianca). Z modelom SSAM smo različice primerjali s pomočjo T-testa. Vrednost parametra za T-test .reza 95-odstotni natančnosti rezultatov. Med seboj smo primerjali vse različice križišč. Pri tem smo ločili jutranjo in popoldansko konico. S pomočjo vrednosti (‘YES’ ali ‘NO’) v stolpcu Sigfinicant (v spodnjih tabelah označeno s .vrnemo. Drugače povedano, če je v polju stolpca Significant ‘YES’, je razlika vrednosti glede na podani interval zaupanja statistično značilna in obratno. Prikazana preglednica 3 je samo primer iz obravnave popoldanske konice (pro.metno bolj obremenjena konica). Prikazuje primerjavo med dejanskim in izboljšanim .jav razberemo iz preglednice 4. Obstoječe .nosti predstavlja najslabšo rešitev, medtem ko izboljšano krožno križišče predstavlja najboljšo rešitev. Semaforizirano križišče je glede varnosti med obema. Rezultati so prikazani tudi v obliki krožnega diagrama (slika 7). Gradbeni vestnik • letnik 59 • oktober 2010 POPOLDANSKA KONICA Total (skupno št. nesreč) Obstoječe krožno križišče 109 Izboljšano krožno križišče 46,9 T-križišče 74,2 . Crossing (križanje) 0 0 98,5 10,5 0 0 42,6 4,3 0 1 69,1 4,1 Preglednica 4•Primerjava različic glede na število konfliktov [Puljak, 2010] 3.2 IZRAČUN RAVNI PROMETNE VARNOSTI KRIŽIŠČ PO METODOLOGIJI PNS Po metodologiji PNS je treba ročno določiti konfliktne točke za vsako različico posebej (slika 8). .skem krožnem križišču (19), v izboljšanem se število teh občutno zmanjša (7). Problem nastopi v semaforiziranem T-križišču (izbrana morata biti ustrezna fazna struktura in za­poredje), kjer jih po metodologiji PNS ni, kar ne odraža dejanskega stanja. S slike 8 za T-križišče je razvidno, da v nobeni od treh faz ne prihaja do sekanja prometnih tokov. Teoretično po metodologiji PNS tako križišče nima konfliktnih situacij. Slika 8•Različice križišč, pripravljene za metodo PNS [Puljak, 2010] NAPOVEDOVANJE RAVNI PROMETNE VARNOSTI NA KRIŽIŠČIH CEST•Andrej Puljak, Tomaž Maher Primerjava rezultatov med različicami ozi-ter po metodologiji PNS, in sicer za vsako roma metodologijami je najbolje prikazana različico posebej (obstoječe krožno križišče, na stolpčnih diagramih na sliki 9. Prikazane izboljšano krožno križišče ter T-križišče). rezultate smo dobili po metodologiji SSAM Na levem diagramu (SSAM) je ločeno pri- Slika 9•Primerjava dveh metod za napovedovanje ravni prometne varnosti [Puljak, 2010] Število prometno nevarnih Različica Število konfliktnih točk situacij – PNS 1. Obstoječe krožno križišče 2. Izboljšano krožno križišče 3. T-križišče Preglednica 5•Primerjava različic glede na število konfliktov – PNS [Puljak, 2010] 19 5559 7 3237 0 0 kazano število konfliktov glede na njihovo vrsto (sprememba voznega pasu, trk od zadaj, križanje). Prevladujejo predvsem trki od zadaj, ki so prikazani z rumeno bar vo. V desnem diagramu (PNS) so prikazane samo vrednosti PNS (prometno nevarnih situacij) glede na jakost prometnega toka in števila konfliktnih situacij. Iz stolpčnih dia­gramov se nazorno vidi, da obstoječe krožno križišče predstavlja prometno najslabšo rešitev (različico) v obeh primerih, tako po SSAM kot tudi po PNS. Pri prometno najboljši rešitvi pa se diagrama razlikujeta. V semafo­riziranem T-križišču je PNS enak 0 (izbor faz posledično vpliva na (ne)sekanje promet­nih tokov), medtem ko programsko orodje SSAM te konflikte zazna in jih skladno s tem obravnava (večji delež predstavljajo trki od zadaj). Preg ledn ic a 5 pri ka zu je s e števe k vs e h mogočih konfliktnih situacij po metodolo­giji PNS glede na prometne obremenitve. Z večanjem števila konfliktnih točk oziroma prometnih obremenitev se veča tudi število prometno nevarnih situacij. Po metodologiji PNS tako sledi, da naj bi bilo T-križišče pro­metno absolutno varno oziroma varnejše kot drugi dve različici, kar pa dejansko ne drži. Prometno najslabša različica pa je tudi po tej metodologiji obstoječe krožno križišče. Samo določevanje konfliktnih točk po PNS je precej oteženo in nenatančno. Vedno obstaja možnost nekontroliranega manevriranja med pasovi, kar povzroči dodatne konfliktne točke in s tem poveča vrednosti po PNS. Največ takšnih manevrov omogoča obstoječe dvo­pasovno krožno križišče, ki s svojo ureditvijo dopušča voznikom veliko nekontroliranega manevriranja. Testirali smo dve metodologiji oziroma dva modela za napovedovanje prometne varnosti na konkretnem primeru. Metodi se med se­boj razlikujeta tako po načinu uporabe kot po različnih izhodiščih. Rezultati izračunov po obeh metodah se med seboj razlikujejo predvsem v primeru izbora najprimernejše projektne oziroma gradbene rešitve. V konkret­nem primeru sta obe metodologiji potrdili, da je obstoječa rešitev večpasovnega krožnega križišča, kar se tiče prometnovarnostne ravni, najslabša možnost. Na osnovi dobljenih re­zultatov lahko tudi ugotovimo, da so krožna križišča z večpasovnimi uvozi in/ali izvozi slabe rešitve s stališča prometne varnosti. V prihodnje projektantom predlagamo, da se v primeru, ko prometne zahteve presegajo kapaciteto enopasovnih krožnih križišč, ne odločajo več za večpasovna krožna križišča s koncentričnimi voznimi pasovi v krogu ter večpasovnimi uvozi in/ali izvozi, ki teoretično lahko zadostijo prometnim zahtevam, pro­metno-varnostno pa so neustrezna. V takih primerih predlagamo načrtovanje večpasovnih krožnih križišč s spiralnim vodenjem pasov v krogu (t. i. turbo krožna križišča) ali ustrezno dimenzioniranih in krmiljenih semaforiziranih križišč. Podrobnejša analiza uporabe in rezul­tatov na konkretnem primeru ter opazovanja gibanja prometnih tokov v krožnem križišču pa dajo naslednje ugotovitve … Gradbeni vestnik • letnik 59 • oktober 2010 Metodologija PNS • Zamudna (gre za analitičen izračun), dopušča subjektivno na­tančnost. • Pri večjem številu sekanja prometnih tokov možnost večjih napak pri izračunu PNS (prepletanje, križanje, cepljenje in priključevanje prometnih tokov). • Problem semaforiziranih križišč (kot je vidno iz obravnavanega primera), metoda odpove v določenih nastavitvah faz semafo­riziranih križišč in pri večjih krožnih križiščih (notranji pasovi in priključni pasovi – potrebno oceniti, kako se prometni tok prepleta po pasovih –, s tem pa izgubimo natančnost prometnovarnostne ocene različice). Programsko orodje SSAM • Še v razvoju (se izpopolnjuje, dodajajo se nove možnosti). Brez mikrosimulacijskega orodja modela ni mogoče uporabiti. • Podrobna umeritev modela (za vsak konflikt podrobni rezultati – po­jemek, hitrost, kot trčenja itd). Meritve TTC in PET so v originalu privzete nastavitve. V konkretnem primeru smo opravili meritve za TTC in PET s pomočjo videoposnetkov (vrednosti parametrov neko­liko manjše od ameriških), vendar bi bilo za natančno določitev teh parametrov treba izdelati analizo več križišč in krožnih križišč po Sloveniji. • Vrednosti TTC in PET ne vplivajo na končno relativno primerjavo modelov med seboj z vidika prometne varnosti (pri primerjavi več modelov oziroma različic med seboj se uporabljajo enake nastavitve TTC in PET), vplivajo pa na absolutne vrednosti prometnovarnostne analize posameznega modela. Gettman, D., Head, L., SurrogateMeasuresofSafetyfromTrafficSimulationModels, Report No, FHWA-RD-03-050, Federal Highway Administration (FHWA), Washington DC, 2003. Maher, T., Tollazzi, T., Primerjava uspešnosti različnih uspešnosti različnih tipov križišč glede na kriterij čakalnih časov, Razvojno raziskovalni projekt, RS MP DRSC, 2009. Pravilnik o projektiranju cest., Ur. l. RS, št. 91/2005. Puljak, A., Napovedovanje ravni prometne varnosti s pomočjo simulacijskih programov, Diplomska naloga, Ljubljana, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, 2010. Surrogate Safety Assessment Model and Validation, Final Report, Publication No, FHWA-HRT-08-051, Federal Highway Administration (FHWA), Washington DC, 2008. Tollazzi, T., Renčelj, M., Prispevek k metodologiji za napovedovanje pričakovane ravni prometne varnosti v načrtovanih nivojskih križiščih, Gradbeni vestnik 55, 2006. Tollazzi, T., Primerjalna analiza metodologij za napovedovanje ravni prometne varnosti v nivojskih nesemaforiziranih križiščih, Ljubljana, RS MP DRSC, 2007.