Dopravní inženýrství - časopis o dopravní problematice

Připravované technické podmínky TP 188 Posuzování kapacity křižovatek a úseků pozemních komunikací

Ing. Luděk Bartoš, Ph.D. (EDIP s.r.o., bartos@edip.cz), Ing. Jan Martolos, Ph.D. (EDIP s.r.o., martolos@edip.cz), Ing. Aleš Richtr (EDIP s.r.o., richtr@edip.cz)

Článek informuje o připravovaných technických podmínkách ministerstva dopravy TP č. 188 Posuzování kapacity křižovatek a úseků na pozemních komunikacích. Tyto TP mají nahradit dosud platné technické podmínky pro posuzování kapacity jednotlivých typů křižovatek. V článku jsou popsány hlavní principy nového předpisu a nejvýznamnější změny ve výpočtových postupech, které vyplynuly z řešení výzkumného projektu "Metodika dopravně inženýrských postupů při posuzování pozemních komunikací (2011-2014)".

The article informs about the prepared technical rules of the Ministry of Transport TP No. 188 Assessment of the capacity of intersections and sections on roads. These TP should replace the current technical rules for assessing the capacity of each type of intersection. The article describes the main principles of the new regulation and the most significant changes in the calculation procedures resulting from the research project "Methodology of Transport Engineering for Assessment of Roads (2011-2014)".

1 Úvod

V letech 2011-2014 řešila firma EDIP s.r.o. výzkumný projekt Technologické agentury ČR Metodika dopravně inženýrských postupů při posuzování pozemních komunikací [12]. Cílem projektu bylo dořešit dílčí oblasti posuzování výkonnosti pozemních komunikací, sjednotit platné metodiky pro různé typy úseků a křižovatek do jedné komplexně pojaté metodiky.

Výstupem projektu se stal návrh Technických podmínek (dále také TP), který sloučil, upřesnil a doplnil stávající TP na posuzování kapacity křižovatek a nově doplnil i otázku posuzování kapacity úseků pozemních komunikací. Návrh TP se začal projednávat až v roce 2016. V současné době je připravena konečná verze s názvem TP 188 Posuzování kapacity křižovatek a úseků na pozemních komunikacích [14], který nahradí dosud platné TP pro posuzování kapacity jednotlivých typů křižovatek. Vzniká tak ucelený předpis pro posuzování kapacity všech prvků pozemních komunikací.

Nové TP188 by měly být schváleny během podzimu 2017.

2 Kapacita nebo výkonnost?

V dopravně inženýrské praxi odlišujeme pojmy "kapacita" a "výkonnost" pozemní komunikace:

  • Kapacita pozemní komunikace je největší intenzita dopravy, kterou je komunikace schopná přenést.
  • Výkonnost pozemní komunikace je schopnost komunikace přenést v daném časovém období dopravní zatížení (intenzitu motorových vozidel, cyklistů nebo chodců pohybujících se po této komunikaci) v příslušné kvalitě (poznámka: rozdíl oproti kapacitě je tedy v důrazu na kvalitu dopravy).

Původní záměr autorů na vložení přesnějšího pojmu "posuzování výkonnosti" již do názvu samotných TP se s ohledem na běžně používanou terminologii při přípravě silničních staveb a již zažité praxi s předchozími TP nesetkal při projednávání v rámci technické redakční rady s pochopením. S tímto pragmatickým přístupem lze souhlasit, nicméně pro účely našeho článku si dovolíme zdůraznit, že pojem "posuzování kapacity" je třeba v TP chápat v širším slova smyslu jako výpočet přesné hodnoty samotné kapacity i jako problematiku stanovení výkonnosti pozemní komunikace, tj. určení příslušného stupně kvality dopravy (UKD A až F).

3 Předpisy pro posuzování kapacity pozemních komunikací

Kapacita (výkonost) pozemních komunikací je řešena v základních ČSN pro projektování pozemních komunikací:

  • ČSN 73 6101, [1] řeší kapacitu úseků pozemních komunikací mimo zastavěná území,
  • ČSN 73 6102, [2] řeší kapacitu všech druhů křižovatek,
  • ČSN 73 6110, [3] řeší kapacitu úseků pozemních komunikací v zastavěném území obcí.

V aktuálně platné ČSN 73 6102 je uveden základní princip posouzení výkonnosti křižovatek. Konkrétní postupy jsou uvedeny v technických podmínkách, na které norma odkazuje:

  • TP 188 Posuzování kapacity neřízených úrovňových křižovatek (2008), [4],
  • TP 234 Posuzování kapacity okružních křižovatek (2011), [7],
  • TP 235 Posuzování kapacity světelně řízených křižovatek (2011), [8],
  • TP 236 Posuzování kapacity mimoúrovňových křižovatek (2011), [9].

Stejný princip, tj. v ČSN bude uveden jen základní princip a podrobnosti výpočtu budou uvedeny v TP, bude nyní aplikován i v rámci ČSN 73 6101 [1], jejíž novelizace je aktuálně také připravována.

4 Hlavní změny metodik v rámci připravovaných TP

Předmětem navrhovaných Technických podmínek TP188 je metodika pro stanovení kapacity úseků, neřízených úrovňových, okružních, světelně řízených a mimoúrovňových křižovatek jako samostatných prvků pozemních komunikací.

V rámci technických podmínek došlo ke sjednocení používané terminologie a zejména ke sjednocení značek tak, aby jejich použití v rámci jednoho předpisu bylo jedinečné. To přináší řadu změn v označování veličin oproti současnému stavu. Věříme však, že to do budoucna přinese větší přehlednost ve výpočtech kapacity.

Další text v článku popisuje základní změny jednotlivých výpočetních postupů.

4.1 Úseky ve volné krajině

Metodika posouzení úseků silnic a dálnic ve volné krajině se oproti současnému stavu, uváděnému v ČSN 73 6101 [1], nemění. Bude přesunuta z přílohy A ČSN 73 6101 [1] do technických podmínek s tím, že její použití bude nutné pouze v hraničních případech, zatímco pro běžné posouzení bude zpravidla postačovat soulad s tabulkou 5 v ČSN 73 6101 [1].

4.2 Úseky v zastavěném území obcí

Nemění se ani metodika posouzení úseků komunikací v zastavěném území obcí, která je upravena v ČSN 73 6110 [3]. Oproti této normě je však v rámci TP188 doplněna možnost posouzení komunikací funkční skupiny B a C, kdy určení kapacity úseku dle kapacity křižovatek není v některých případech dostatečné. Její kapacita může být v praxi limitována kapacitou úseku, zejména při větší četnosti parkování nebo sjezdů na pozemky ležící mimo komunikaci, zastávek hromadné dopravy, přechodů pro chodce a neřízených křižovatek. Pro tyto účely byla aktualizována dříve platná metodika ze starších vydání ČSN 73 6110, která zohledňuje četnost právě těchto manévrů.

4.3 Neřízené úrovňové křižovatky

Ve vlastním výpočtu kapacity neřízených křižovatek došlo oproti TP 188 (2008) [4] ke dvěma změnám:

  • upřesnění výpočtu kapacity pravděpodobností nevzdutí vozidel na hlavní komunikaci při odbočování vlevo,
  • změna metodiky výpočtu střední doby zdržení.

Upřesnění výpočtu pravděpodobností nevzdutí vozidel na hlavní komunikaci při odbočování vlevo bylo převzato z nové směrnice HBS [10]. Prokázal se výrazný vliv u křižovatek, kde neexistuje samostatný pruh pro odbočení vlevo z hlavní komunikace. Protože uvedené změny jsou v souladu i s americkou směrnicí HCM [11] a obecně je celý výpočtový model z HBS [10] převzatý, byly změny do nového znění zapracovány i bez ověření v českých podmínkách.

Metodika pro výpočet střední doby zdržení byla nahrazena matematicky jednodušší metodou. Původní metodika uvedená v TP 188 (2008) [4] označována také jako Kimber - Hollis (podle autorů) byla vyjádřena poměrně nepřehlednou sadou vzorců, v kterých se navíc vyskytovaly některé veličiny, jejichž praktické určení bylo velmi obtížné, a ve výpočtech se dosazovaly zjednodušené konstantní hodnoty. I z kuriózního důvodu uplatňování autorských práv dědiců původní metodiky byly v rámci nových německých HBS [10] původní vzorce nahrazeny novou metodikou pojmenovanou opět podle autorů - Akcelik, Troutbeck [13]. Jedná se o jeden poměrně jednoduchý vzorec, jehož vstupem jsou kapacita a stupeň vytížení podřazeného proudu a výstupem je střední doba zdržení podřazeného proudu. Použití tohoto vzorce v českých podmínkách bylo prověřeno v rámci projektu [12]. Bylo zjištěno, že vzorec Akcelik, Troutbeck [13] dává sice o něco nižší hodnoty než vzorec Kimber, Hollis, ale je-li však odhadovaná střední doba zdržení kolem 45 s, která je pro posouzení výkonnosti v Česku rozhodující, pak jsou rozdíly mezi oběma vzorci zanedbatelné. Rozdíly dramaticky rostou s rostoucím stupněm vytížení, ale tento fakt je z inženýrského hlediska nedůležitý.

V rámci výzkumného projektu [12] byl také prověřován vliv "vzoru křižovatky" (průsečná, styková) na hodnoty kritických a následných časových odstupů. Přestože analýzy prokázaly vliv vzoru křižovatky na hodnotu kritického časového odstupu, zjištěné odchylky od stávajícího modelu nebyly významné a v rámci projednávání návrhu TP se zástupci odborné veřejnosti shodli na zachování stávajícího způsobu určení hodnot kritických (a následných) časových odstupů.

4.4 Okružní křižovatky

Ve výpočtu kapacity okružních křižovatek dojde oproti aktuálně platným TP 234 [7] k následujícím upřesněním:

  • doplnění vlivu chodců na kapacitu vjezdu,
  • úprava metodiky pro výpočet kapacitu výjezdu, včetně vlivu chodců,
  • doplnění metodiky pro kapacitu spojovacích větví,
  • upřesnění stanovení hodnoty kritického a následného časového odstupu u spirálovitých okružních křižovatek,
  • a stejně jako u neřízených úrovňových křižovatek ke změně metodiky výpočtu střední doby zdržení.

Na základě zkušeností s aktuálně platnými TP234 [7] a připomínek z praxe došlo k formální úpravě schématu výpočtů kapacity vjezdu do okružní křižovatky a jejich přejmenování (viz tabulka 1).

Typ uspořádání vjezdu a okruhu Schématické znázornění Počet pruhů na okruhu no Počet pruhů na vjezdu nv
1/1 (jednopruhové okružní křižovatky) 1/1 (jednopruhové okružní křižovatky) 1 1
2/1 (dvoupruhové okružní křižovatky) 2/1 (dvoupruhové okružní křižovatky) 2 1
2/2 (dvoupruhové okružní křižovatky) 2/2 (dvoupruhové okružní křižovatky) 2 2
S/2 (spirálovité okružní křižovatky) S/2 (spirálovité okružní křižovatky) 1 2
M/1 (miniokružní křižovatky) M/1 (miniokružní křižovatky) 1 1

V rámci nově navrhovaných TP 188 [14] je do výpočtu kapacity navrácen výpočet zohledňující vliv chodců na kapacitu vjezdu do okružní křižovatky. Model vychází z německých HBS [10] a byl v rámci výzkumného projektu ve spolupráci s ing. Havlíčkem z TSK Praha kalibrován na hodnoty zjištěné dopravními průzkumy v českém prostředí.

Na základě provedených měření a zpracovaných výzkumných prací byl upřesněn (pozměněn) model pro výpočet kapacity výjezdu z okružní křižovatky, který stále zohledňuje vliv přecházejících chodců, nicméně výsledný model je nyní regresní exponenciální křivkou, vycházející z měření na třech okružních křižovatkách v ČR, doplněnou o vliv geometrických parametrů okružní křižovatky (poloměru výjezdu). Ten byl stanoven na základě měření na 6 okružních křižovatkách v ČR. Nový model vykazuje o něco vyšší kapacitu výjezdu ovlivněného přecházejícími chodci, než model uvedený v původních TP 234 [7].

Při tvorbě původních TP 234 [7] v roce 2008 byly v rámci ČR pouze minimální zkušenosti s provozem spirálovitých okružních křižovatek a navržená metodika nebyla dostatečně ověřena v reálném provozu. V rámci výzkumného projektu [12] však již bylo možno navrženou metodiku ověřit na základě provedených dopravních průzkumů na spirálovitých okružních křižovatkách realizovaných v ČR (i když na poměrně malém počtu). Díky tomu byly upřesněny vstupní hodnoty do výpočtu kapacity spirálovitých okružních křižovatek. Jedná se o hodnoty:

  • následný časový odstup tf z hodnoty tf = 2,6 s na novou hodnotu tf = 2,7 s,
  • kritický časový odstup tg z hodnoty tg = 3,7 s na novou hodnotu tg = 4,5 s,
  • koeficient zohledňující počet jízdních pruhů na vjezdu z hodnoty ni,koef = 1,5 na novou hodnotu kv,usp = 1,8 (což je nové označení této veličiny).

Nově je uveden výpočet kapacity spojovací větve (bypassu) založený na teorii následných a kritických časových odstupů. Metodika vznikla v rámci výzkumného projektu [12] na základě provedených průzkumů na větším množství okružních křižovatek v ČR ve spolupráci s doc. Slabým z ČVUT Praha, Fakulty stavební.

Metodika výpočtu střední doby zdržení byla pozměněna stejně jako v případě neřízených křižovatek (viz předchozí kapitolu).

4.5 Světelně řízené křižovatky

Posouzení světelně řízených křižovatek v základních principech zůstává stejné jako v TP 235 (2011) [8]. Nově jsou doplněny nebo upřesněny tyto dílčí části metodiky:

  • vliv chodců přecházejících komunikaci, na kterou vozidla odbočují,
  • vliv doplňkové zelené šipky,
  • vliv krátkých řadicích pruhů,
  • výpočet délky fronty.

Vliv souběžně přecházejících chodců na kapacitu vjezdu byl v dosavadní metodice řešen tak, že v závislosti na počtu přecházejících chodců se ve výpočtu saturovaného toku fiktivně snižoval poloměr oblouku pro odbočení až na 1,0 m. Nová metodika místo snižování saturovaného toku do výpočtu zavádí redukci doby zeleného signálu o čas, kdy je přechod obsazen chodci. Kromě počtu přecházejících chodců je ve výpočtu zohledněna též délka přechodu a délka zeleného signálu pro chodce.

Nově je do metodiky doplněn výpočet navýšení kapacity vjezdu vlivem použití doplňkové zelené šipky (světelný signál S 5) v případech, kdy pro směr šipky není zřízen samostatný řadicí pruh. Výpočet vychází z vyčíslení pravděpodobnosti, že první vozidlo (nebo více vozidel) ve frontě pojede ve směru doplňkové šipky. Tento postup proto nelze využít v případech, kdy pořadí příjezdu vozidel není náhodné (zpravidla vlivem koordinace s blízkou sousední křižovatkou).

Další novinkou je možnost výpočtu kapacity vjezdu v případě krátkých řadicích pruhů. Jedná se o případy, kdy délka řadicích pruhů pro různé směry jízdy je menší než délka fonty vozidel na vjezdu a současně se do řadicího pruhu vejde menší počet vozidel, než projede přes stopčáru v jednom cyklu. Výsledná kapacita takového vjezdu je vyšší, než by byla kapacita jednopruhového vjezdu, ale nižší než kapacita vjezdu s dostatečnou délkou řadicích pruhů. I v tomto případě výpočet vychází z teorie pravděpodobnosti a jeho použití je podmíněno náhodným pořadím příjezdu vozidel ke křižovatce.

Výpočet délky fronty nově zohledňuje skutečnost, že při vyšším stupni vytížení (tj. při vyšším poměru intenzity a kapacity) nestihnou všechna vozidla ve frontě projet křižovatkou při první zelené a tudíž vzniká tzv. zbytková fronta na konci zelené. Metodika výpočtu této zbytkové fronty byla převzata z německé směrnice HBS.

4.6 Mimoúrovňové křižovatky

V době do vzniku TP 236 [9] v roce 2011 nebyly v českém prostředí provedeny žádné další výzkumy v otázce kapacity mimoúrovňových křižovatek. Na základě projednání s členy technické redakční rady však došlo k formálnímu rozdělení obsahu původních TP 236 do čtyř samostatných kapitol podle jednotlivých kapacitních prvků:

  • větve mimoúrovňové křižovatky,
  • průpletové úseky,
  • odbočovací pruhy,
  • připojovací pruhy).

Původně uváděné výpočty byly sjednoceny tak, aby pro všechny kapacitní prvky posouzení spočívalo ve výpočtu stupně vytížení. Pro jednotlivé prvky je proto uveden vždy vzorec pro určení stupně vytížení a meze platnosti. Bylo upuštěno od znázornění vztahů pomocí grafů.

Oproti TP 236 [9] byly vypuštěny vzorce pro výpočty kapacity úseků mezi jednotlivými kapacitními prvky. Kapacitu těchto úseků je možné posoudit podle příslušné kapitoly nových TP.

Ve shodě s odbornou veřejností se neměnily žádné hodnoty určující kapacitu prvků ani způsob určení návrhových intenzit dopravy. Dovolujeme si pouze upozornit, že nová německá směrnice HBS [10] přístup k určení kapacity jednotlivých prvků mimoúrovňových křižovatek výrazně mění (nelineární vztahy v určení návrhových intenzit dopravy, resp. stupně vytížení).

4.7 Protokoly

Jednotné protokoly pro posuzování kapacity křižovatek známé z aktuálně platných TP 188, 234, 235 a 236 byly aktualizovány v souladu se změnou metodiky i na základě podnětů z praxe. Jednotné protokoly pro posouzení kapacity jsou nově doplněny i u úseků pozemních komunikací.

5 Závěr

V současné době jsou nové TP 188 projednávány v technické redakční radě s předpokladem schválení na podzim letošního roku.

6 Literatura

  1. ČSN 73 6101 Projektování silnic a dálnic, včetně Změny 1 a 2. 2013.
  2. ČSN 73 6102 Projektování křižovatek na pozemních komunikacích, včetně Změny 1 a 2 a Opravy 1. 2013.
  3. ČSN 73 6110 Projektování místních komunikací, včetně Změny 1 a Opravy 1. 2012.
  4. TP 188 Posuzování kapacity neřízených úrovňových křižovatek. EDIP s.r.o., 2007.
  5. TP 189 Stanovení intenzit dopravy na pozemních komunikacích. EDIP s.r.o., 2. vydání 2012.
  6. TP 225 Prognóza intenzit automobilové dopravy. EDIP s.r.o., 2. vydání 2012.
  7. TP 234 Posuzování kapacity okružních křižovatek. EDIP s.r.o., 2011.
  8. TP 235 Posuzování kapacity světelně řízených křižovatek. EDIP s.r.o., 2011.
  9. TP 236 Posuzování kapacity mimoúrovňových křižovatek. EDIP s.r.o., 2011.
  10. Forschungsgesellschaft für Strassen- und Verkehrswesen: Handbuch für die Bemessung von Strassenverkehrsanlagen (HBS). FGSV, Köln, Ausgabe 2015.
  11. Highway Capacity Manual (HCM). TRB, National Research Council Washington, D.C., 2000
  12. Metodika dopravně inženýrských postupů při posuzování pozemních komunikací. Závěrečná odborná zpráva. EDIP s.r.o., 2015
  13. Brilon, W., Troutbeck, R., Tratz, M. (1997): Review of International Practice to Evaluate Unsignalized Intersections. TRB Circular, 468, Transportation Research Board, Washington D.C.
  14. TP188 Posuzování kapacity křižovatek a úseků pozemních komunikací, Návrh - verze 3 (ze dne 28.07.2017). EDIP s.r.o., 2017.

zpět na články

nahoru