https://doi.org/10.36246/UL.2019.1.07

2019; 7. évfolyam, 12. szám

Pdf: Elméleti utcahálózatok forgalomlebonyolító képességének vizsgálata makroszkopikus modellezési eljárással I. – Kutatás módszertana

Bevezetés

Települések utcahálózata a városok és falvak ütőerei és az emberek mindennapos helyváltoztatási igényeinek biztosítanak teret a többi szerepük mellett. Ebből a speciális helyzetből kiindulóan jelentős befolyással rendelkeznek az emberek közötti társadalmi és gazdasági kapcsolatok alakulására és egyben lenyomatai e kapcsolat erősségének és a környezethez való viszonyuknak. Az egymást követő történelmi korokhoz és földrajzi régiókhoz kapcsolódó lenyomatok igen eltérő utcahálózati és települési struktúrákat hoztak létre, melyek mind nemzetközi, mind pedig hazai viszonylatban az elmúlt évtizedekben számos vizsgálat tárgyát képezték (Marshall, 2004; Meggyesi, 2009).

Ezeket a hálózatokat és a bennük lévő kapcsolatokat eltérő városmodellekkel igyekeztek leírni a kutatók a XX. század elejétől kezdve. Az elsődleges, klasszikusnak tekinthető városmodellek így a Burgess-féle koncentrikus körök elmélete (Burgess, 1935), Hurd-féle (Hurd, 1903), Hoyt-féle kapszulaelmélet szektormodell (Hoyt, 1939), illetve Ullman–Harris-féle többmagvas város modellje (Harris, Ullman, 1945), amelyeket számos egyedi vizsgálati modell követett.

A települési struktúrák és a településen belül megjelenő tevékenységek időbeli és térbeli változása egymástól eltérő sebességgel zajlik, és a folyamatok időbeli lefolyása alapján lassan és gyorsan változó tényezők azonosíthatók (Wegener, 2004). Nagyon lassan változó tényezők közé tartozik a településrész struktúrájának, kialakításának és területhasználatának változása. Lassan változó tényezők közé sorolandó a munkahelyek és a lakások mennyiségében és elhelyezkedésében bekövetkező változás. Gyorsan változó tényezők a településeken, településrészeken lakók és a munkát vállalók időbeli fluktuációja. Negyedik, a leggyorsabban változó tényező a közlekedés (személy és áruszállítás) minőségében és volumenében következhet be változás. A települési jellemzők felsorolt időbeli változékonyságából következik, hogy a településrészek folytonosan változó képét, beépítését és szerepét az utcahálózat a legtöbb esetben utólag képes követni. Kivételt azok az esetek képeznek, amelyek során egy-egy tudatos várostervezési döntés hatására egy korszakban a városrészek előre meghatározott funkciónak épültek, vagy újultak meg (meglévő városrész teljes átépítése: Budapest, Tabán bontása az 1930-as években; környezeti katasztrófát követően város vagy városrész korszellemnek megfelelő újjáépítése: Szeged az 1879-es nagy árvizet követő újjáépítése, korábban mezőgazdasági művelés alatt álló terület beépítése: Lipótváros jelenlegi négyzetrács kialakítású utcahálózata jelentősen eltér a korábbi úthálózattól; illetve a korábbi iparterületek rekultivációja során a barnamezős beruházásként létre jövő új településrészek utcahálózata is jelentékenyen eltérhet a korábbi iparterületi úthálózattól).

A települési utcahálózat lassú változásából és a rajta megjelenő közlekedési forgalom nagyságának mind hosszú távú, mind pedig rövid távú dinamikus változása szükségessé teszi, a települési utcahálózatok topológiájának megfelelőségi vizsgálatát a rajtuk megjelenő közúti forgalom lebonyolítása szempontjából. Ugyanis az utcahálózatokat felépítő elemek, a közúti csomópontok és utcaszakaszok kiépítettségén, ezáltal a közúti forgalom számára rendelkezésre álló szabad kapacitás mértékén könnyebb változtatni a csomópontok forgalmi rendjének és kialakításának változtatásával és az utcahálózaton sávszám- és parkolóbővítéssel. Ezekkel a módszerekkel csak addig lehet élni, ameddig a közlekedésfejlesztésre rendelkezésre álló terület el nem fogy. Ezekből következik, hogy a településrészek utcahálózatának kialakítása alapvetően befolyásolja a településeken megjelenő forgalmi igény alakulását és lefolyását. A település- és a közlekedésfejlesztésnek szorosan egymásra épülve szükséges megvalósulnia (Koller, 1980).

A településeken az 1980-as évektől kezdve a forgalomcsillapított övezetek fokozatosan terjedtek el, amely következtében az alkalmazott területek forgalombiztonsága és légszennyezettsége (Knoflacher, 1992; Vis, Dijkstra, Slop, 1992) kedvezőbb, mint a forgalomkorlátozás bevezetését megelőzően volt. Manapság nem ritka, hogy teljes településrészek közúthálózata forgalomcsillapított övezet. Ez elősegíti a közforgalmú közlekedés és egyéni közlekedés közötti munkamegosztás városszerkezetekhez illeszkedését és azt, hogy közlekedéstervezés és a várostervezés egymás mellett megfelelő helyet kapjon a megfelelő városi lét biztosítása érdekében (Koller, 1974; Tímár, 1986).

A forgalomcsillapított övezetekben, mint kis területi egységekben a forgalom lezajlása, különösen a reggeli csúcsidőszakban kritikus a teljes utcahálózat szempontjából. Annak következtében, hogy ezekről a területekről kiinduló forgalom táplálja a teljes közlekedési hálózatot, így a lakóterületek utcahálózatának kialakítása számos közlekedőt érint.

Kutatásomban arra kerestem a választ, hogy makroszkopikus közlekedési modellezési környezetben változó nagyságú forgalmi ráterhelés hatására, a települési utcahálózatokat felépítő közúti csomópontok és a köztük található utcaszakaszok milyen hatással vannak a közlekedési hálózatokon megjelenő forgalom lefolyására hálózati szinten több forgalominőséget jellemző mennyiség együttes vizsgálatával. A vizsgálataimban 8 utcahálózati építőelemet néztem. A megfelelő eredmények érdekében e 8 jellemzőt összesen 23 négyzetrács

alapú, elméleti utcahálózat felhasználásával vizsgáltam.

Az utcahálózatok kialakításának és vizsgálatának sokszínűsége miatt a korábbi vizsgálatok mind az elemzett utcahálózati modellek elrendezésében, mind pedig a kutatási módszertanban (valós közlekedési viszonyok vizsgálata (Olszewski, Fan, Tan, 1995) és számítógéppel végzett vizsgálatok (Liu, May, Shepherd, 2011) eltérnek egymástól. Mindezek mellett a közlekedési modellezés a forgalmi vizsgálatok egyik elterjedt kiegészítő módja Budapesten is (Kerényi, Kõrizs, Halmos, 2017).

Kutatási eredményeimet egy cikksorozat keretein belül mutatom be, amelynek első részében az alkalmazott vizsgálati módszertant mutatom be a területi és a forgalmi igénymodell segítségével. A cikksorozat második részében az eredményeket és az abból levont következtetéseket ismertetem. A harmadik, egyben utolsó részben az első két cikkben ábrázolt módszertant alkalmazom valós, lakótelepi utcahálózatok forgalmi vizsgálatához.

Metodológia

A metodológia fejezetben bemutatom a kutatás során elemzett elméleti, négyzetrács alapú utcahálózati modellek kialakítását, a rajtuk megjelenő közlekedési igény leképezését a forgalmi vizsgálatok során alkalmazott makroszkopikus forgalmi ráterhelési módszertanával.

A településeket felépítő utcahálózatok építõelemi hálózati funkció alapján két csoportba sorolhatók, úm. közúti csomópontokra és a csomópontok között található, azokat összekötő útszakaszokra. E két alkotóelem számos eltérő tulajdonsággal rendelkezhet a hálózatban betöltött funkció és a rajta megjelenő eltérő közlekedési igények alapján. A közúthálózatok forgalmi kapacitása is erősen függ e két alkotóelemtől. A közlekedési hálózatok kapacitását tulajdonképpen a forgalom lefolyása szempontjából a kritikus elhelyezkedésű legszűkebb keresztmetszet kapacitása adja meg, ugyanakkor a közlekedési rendszerek átjárhatósága következtében a bejáratott útvonalak szűk keresztmetszetei gyakran új útvonalak használatára ösztönzik a közlekedőket. A mai korban, a közúti navigációs szoftverek (pl.: Waze) széleskörű használata által egyre inkább a közúti hálózatokon az egyéni optimum helyett a társadalmi optimum jelenik meg a forgalmi torlódásokban töltött idő minimalizálása érdekében.

Közúti közlekedési hálózatok forgalmi teljesítõképességének vizsgálatához olyan utcahálózati modellek összehasonlítására van szükség, amelyek csak bizonyos tulajdonságaikban térnek el egymástól a közlekedésre gyakorolt hatások összehasonlíthatósága érdekében. Az utcaszakaszok és a csomópontok kialakítási lehetőségeinek módjai a valóságban mindig a forgalomnagyság, a forgalmi igények, a rendelkezésre álló terület, valamint az alkalmazható forgalombiztonsági és forgalomszabályzási beavatkozási eszközrendszerek együttes vizsgálatával határozható meg a különböző közlekedési módok figyelembevétele mellett. A közlekedési hálózatok kismértékű megváltoztatása is jelentős hatást gyakorolhat a rajta megjelenő forgalom lefolyására.

Területi modell

A településeket felépítő utcahálózatokat közúti csomópontok és azokat összekötő utcaszakaszok segítségével definiáltam. A csomópontokra és utcaszakaszokra elhelyezkedésük és hálózati funkciójuk alapján az alábbi jelölés-rendszert alkalmaztam, amelyet a 1. ábra tartalmaz.

Közúti csomópontok és utcaszakaszok elnevezése elhelyezkedésük alapján

Közúti csomópontok esetén megkülönböztethető eseteket az 1. táblázat tartalmazza.

Közúti csomópontok jellemzése
Név Jellemzés Forgalomirányítás
Kijárati csomópont* A városrész határán lévő olyan csomópont, amely főútvonalon található, és amelyen keresztül a forgalom a városrészt elhagyja. körforgalom
Főúti csomópont* Olyan csomópont, amely városrészt határoló főút és a városrészt feltáró gyűjtőutak találkozásában található. körforgalom
Csatlakozó csomópont Városrész belső utcahálózatát elhagyó forgalom ezeken a csomópontokon keresztül érik el a belső gyűjtőutakat, illetve a határoló főutakat. elsőbbségadás kötelező
Belső csomópont Városrészen belüli lakóutak kereszteződése. A forgalomi szimuláció során alkalmazott csomóponti forgalomirányítás módja. jobbkéz-szabály

A csomóponti ágak járműosztályozó nélküliek, minden esetben irányonként 1 sávval rendelkeznek. Utcaszakaszok esetében megkülönböztethető eseteket a 2. táblázat tartalmazza.

Utcaszakaszok jellemzése
Név Jellemzés Megengedett sebesség irányonként forgalmi sáv Hálózati funkció* Környezeti körülmény*
Kijárati csomóponti ág városrészekhez kapcsolódó gyűjtőút, amely biztosítja közúti hálózaton megjelenő modellezett járművek kapcsolatát a város többi részével vmax = 50km/h 1 c D
Határoló gyűjtőút városrészeket határoló gyűjtőút vmax = 50km/h 1 c D
Belső gyűjtőút városrészen belüli, területi forgalomcsillapítással nem rendelkező út vmax = 50km/h 1 d D
Belső lakóutca forgalomcsillapítással rendelkező lakóutcák, vegyeshasználatú utak és szervízutak parkolóhelyekkel vmax = 30km/h 1 d D

A vizsgálataimban a lakóterületek elhagyhatóságával foglalkoztam. Az utcahálózati modellekben a forgalom vizsgált területen belül keletkezett és a hálózatot felépítő utcaszakaszokon keresztül hagyta el modellezési területet.

Első lépésben 23 elméleti, négyzetrács kialakítású utcahálózati modellt vizsgáltam. A 23 modellre azért volt szükség, hogy több, utcahálózatot felépítő alkotóelem forgalomra gyakorolt hatását vizsgálni tudjam. A csomópontok és utcaszakaszok elhelyezkedése alapján 8 vizsgálati paramétert határoztam meg. Ezekhez a vizsgálatokhoz összesen 23 db eltérő utcakialakítással rendelkező elméleti modell készült. E modellek csoportosított elemzésével lehetővé vált az alábbi 8 paraméter vizsgálata:
i. kijárati csomópontok elhelyezkedése,

ii. kijárati csomópontok száma,

iii. kijárati csomópontok kijárati ágainak száma,

iv. terület mérete,

v. terület alakja,

vi. a belső utcahálózatot felépítő párhuzamos utcaszakaszok távolsága, azaz a belső utcahálózati raszter,vii. a forgalom területről történő elhagyását biztosító gyűjtőút elhelyezkedése,

viii. belső lakóutcák egyirányú forgalmi kialakítása.

Az elemzett 23 utcamodell által lehetőségem nyílt arra, hogy a vizsgálati paramétereknek az utcahálózatokon megjelent forgalomra gyakorolt hatása kutathatóvá váljon. Az egyes utcahálózati paramétereket csoportosítva vizsgáltam meg A csoportos összehasonlítás eredményessége érdekében mindegyik vizsgálati csoport legkevesebb 4 utcahálózati modellt tartalmazott. A kutatás peremfeltételeinek meghatározása során adódott a kiválasztott 23 utcahálózati modell. Az elemzésre kiválasztott modelleket a fontosabb adatokra való tekintettel a 3. táblázat tartalmazza.

Vizsgált elméleti utcahálózatok kialakítása – fontosabb adatok
Utcahálózati modell neve modell területe
(km2)
modell horizontális hossza

(m)

modell vertikális hossz
(m)
modell vertikális tömbszáma (db) modell horizontális tömbszáma (db) egy belső tömb területe
(ha)
kijárati csomópont szám

(db)

kijárati csomóponti ágszám (db) gyűjtőút jellege* teljes utcahálózat hossza (km)
A B C D E F G H I J K
e3_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 3 3 határoló (zárt) 36.75
e4_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 4 4 határoló (zárt) 37.00
e4k_v0_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 4 4 belső 37.00
e4k_v1_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 4 4 belső 37.00
e4k_v2_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 4 4 belső 37.00
e4k_v3_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 4 4 belső 37.00
e4k_v4_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 4 3 határoló (részben) 37.00
s3_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 3 3 határoló (zárt) 36.75
s4_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 4 4 határoló (zárt) 37.00
s6_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 3 6 határoló (zárt) 37.50
s8_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 4 8 határoló (zárt) 38.00
s8_1000_8x5 1.0 1000 1000 8 5 2.500 4 8 határoló (zárt) 32.00
s8_1000_8x6 1.0 1000 1000 8 6 2.083 4 8 határoló (zárt) 34.00
s8_1000_8x7 1.0 1000 1000 8 7 1.786 4 8 határoló (zárt) 36.00
s8_391_5x5 0.391 625 625 5 5 1.563 4 8 határoló (zárt) 17.00
s8_563_6x6 0.563 750 750 6 6 1.563 4 8 határoló (zárt) 23.00
s8_766_7x7 0.766 875 875 7 7 1.563 4 8 határoló (zárt) 30.00
s8_625_8x5 0.625 625 1000 8 5 1.563 4 8 határoló (zárt) 25.50
s8_750_8x6 0.750 750 1000 8 6 1.563 4 8 határoló (zárt) 29.50
s8_875_8x7 0.875 875 1000 8 7 1.563 4 8 határoló (zárt) 33.75
s8_egy_nr_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 4 8 határoló (zárt) 24.00
s8_egy_mr_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 4 8 határoló (zárt) 24.00
s8_egy_kr_1000_8x8 1.0 1000 1000 8 8 1.563 4 8 határoló (zárt) 24.00

A 3. táblázat A oszlopában a modellek neve szerepel, az itt szereplõ karakterek jelentése az alábbi, e vagy s: a kijárati csomópont elhelyezkedése, e: amely él mentén, a határoló gyûjtõút mentén a utcahálózati modellek horizontális és vertikális szimmetriatengelyében elhelyezkedõ kijárati csomópont, s: amely az utcahálózati modellek sarkában elhelyezkedõ kijárati csomópont, e4k: a belsõ gyûjtõút az utcahálózati modell területén belül halad keresztül, s8_egy: az egyirányú forgalomirányítással rendelkezõ belsõ utcahálózat, nr: normál rendszer, mr: Malcher-rendszer, kr: körös-rendszer (Koller, 1986).

G oszlopban egy belsõ tömb területe szerepel, amely tömb területe az egymással párhuzamos utcák úttengelye által határolt terület nagyságával azonosítható. A valóságban ez a szabályozási szélességtõl függõen, ennél a méretnél egy lakótömb területe kisebb. A gyûjtõút elhelyezkedését a vizsgált modellekhez képest a J oszlop jeleníti meg. A K oszlop a teljes utcahálózat hosszát tartalmazza. A teljes utcahálózat meghatározása során forgalmi irányonként számítottam a lakóutcák és a gyûjtõutak összegzett hosszát.

A négyzetrács alakú utcahálózatok elemzése során, amely változó nagyságú forgalmi ráterhelés mellett történt az alkalmazott modellek mindegyikében a lakótömböket határoló, egymással párhuzamos utcaszakaszok úttengelye egymástól 125 m távolságra található.

A vizsgált utcahálózati modellek kialakításukban egymástól különböznek, ugyanakkor hasonló felépítést követnek. A 4. táblázat azon topológiai mérõszámokat tartalmazza, amelyek alapján az eltérõ beépítési móddal rendelkezõ településrészeket jellemeztem (Háznagy, 2018).

Vizsgált utcahálózati modellek jellemzõ topológiai mérõszámai
Terület neve utcahálózat-sűrűség
(km/km2)
utcaszakasz-sűrűség
(db/km2)
csomópont sűrűség
(db/km2)
kapcsolati index
(db/db)
alaktani index
(km2/km2)
egyirányú utcák arány
(%)
e3_1000_8x8 36.000 288.000 77.000 3.740 0.637 0
e4_1000_8x8 36.000 288.000 80.000 3.600 0.637 0
e4k_v0_1000_8x8 36.000 288.000 81.000 3.556 0.637 0
e4k_v1_1000_8x8 36.000 288.000 81.000 3.556 0.637 0
e4k_v2_1000_8x8 36.000 288.000 81.000 3.556 0.637 0
e4k_v3_1000_8x8 36.000 288.000 81.000 3.556 0.637 0
e4k_v4_1000_8x8 36.000 288.000 81.000 3.556 0.637 0
s3_1000_8x8 36.000 288.000 80.000 3.600 0.637 0
s4_1000_8x8 36.000 288.000 81.000 3.556 0.637 0
s6_1000_8x8 36.000 288.000 80.000 3.600 0.637 0
s8_1000_8x8 36.000 288.000 81.000 3.556 0.637 0
s8_1000_8x5 30.000 186.000 54.000 3.444 0.637 0
s8_1000_8x6 32.000 220.000 63.000 3.492 0.637 0
s8_1000_8x7 34.000 254.000 72.000 3.528 0.637 0
s8_391_5x5 38.400 307.200 92.160 3.333 0.637 0
s8_563_6x6 37.333 298.667 85.333 3.500 0.637 0
s8_766_7x7 36.571 292.571 83.592 3.500 0.637 0
s8_625_8x5 37.200 297.600 86.400 3.444 0.572 0
s8_750_8x6 36.667 293.333 84.000 3.492 0.611 0
s8_875_8x7 36.286 290.286 82.286 3.528 0.631 0
s8_egy_nr_1000_8x8 22.000 176.000 81.000 2.173 0.637 77.778
s8_egy_mr_1000_8x8 22.000 176.000 81.000 2.173 0.637 77.778
s8_egy_kr_1000_8x8 22.000 176.000 81.000 2.173 0.637 77.778

Az utcahálózati modellek hasonló kialakítása és felépítése a topológiai mérõszámok felhasználásával láthatóvá válik. A mérõszámok megállapításakor a kijárati csomóponti ágakat nem vettem figyelembe. A 3. táblázat második oszlopa által kijelölt területekbe beletartozó utcaszakaszokat és csomópontokat vettem figyelembe a számítás során. Az utcahálózatok felépítését jellemzõ mérõszámok nagyfokú hasonlósága mellett a forgalmi ráterhelések során kapott eredményekben mégis jelentõs eltérések mutatkoztak. Ezek alapján a hálózati forgalom lefolyását befolyásoló utcahálózati elemek elrendezésében kis különbségek is jelentõs hatást gyakorolnak az utcahálózatokon megjelenõ forgalom lebonyolódására.

A kutatás során elemzett 23 utcahálózati modellt a vizsgálat során 6 csoportba soroltam. A csoportosítás elõsegítette a 8 vizsgálati paraméternek a forgalom lebonyolódásra való hatásának vizsgálatát. A vizsgált esetek csoportosítása a 5. táblázatban található.

Vizsgálatra kiválasztott utcahálózati modellek csoportosítása
Paraméter vizsgálat
(vizsgálat célja)
Felhasznált modellek Vizsgálatra kiválasztott modellek jellemzése
(vizsgálat paraméterek)
Azonos paraméter Különböző paraméter
A B C D
I.

Ugyanolyan alakú, de eltérő méretű területek vizsgálata

‐    s8_1000_8x8

‐    s8_391_5x5

‐    s8_563_6x6

‐    s8_766_7x7

‐    Kijárati csomópontok elhelyezkedése

‐    Kijárati csomópontok száma

‐    Kijárati csomópontok kijárati csomóponti ágszáma

‐    Terület alakja

‐    Belső utcahálózati raszter

‐    Gyűjtőút elhelyezkedése

‐    Egyirányúsítás

‐    Terület mérete
II.

Eltérő alakú területek vizsgálata

‐    s8_1000_8x8

‐    s8_625_8x5

‐    s8_750_8x6

‐    s8_875_8x7

‐    Kijárati csomópontok elhelyezkedése

‐    Kijárati csomópontok száma

‐    Kijárati csomópontok kijárati csomóponti ágszáma

‐    Belső utcahálózati raszter

‐    Gyűjtőút elhelyezkedése

‐    Egyirányúsítás

‐    Terület mérete

‐    Terület alakja

 

III.

Kijárati csomópontok számának és elhelyezkedésének vizsgálata

‐    s8_1000_8x8

‐    e3_1000_8x8

‐    e4_1000_8x8

‐    s3_1000_8x8

‐    s4_1000_8x8

‐    s6_1000_8x8

‐    Terület mérete

‐    Terület alakja

‐    Belső utcahálózati raszter

‐    Gyűjtőút elhelyezkedése

‐    Egyirányúsítás

‐    Kijárati csomópontok elhelyezkedése

‐    Kijárati csomópontok száma

‐    Kijárati csomópontok kijárati csomóponti ágszáma

IV.

Belső utcahálózat sűrűségének vizsgálata

‐    s8_1000_8x8

‐    s8_1000_8x5

‐    s8_1000_8x6

‐    s8_1000_8x7

‐    Kijárati csomópontok elhelyezkedése

‐    Kijárati csomópontok száma

‐    Kijárati csomópontok kijárati csomóponti ágszáma

‐    Terület mérete

‐    Terület alakja

‐    Gyűjtőút elhelyezkedése

‐    Egyirányúsítás

‐    Belső utcahálózati raszter
V.

Gyűjtőutak elhelyezkedésének vizsgálata

‐    s8_1000_8x8

‐    e4_1000_8x8

‐    e4k_v0_1000_8x8

‐    e4k_v1_1000_8x8

‐    e4k_v2_1000_8x8

‐    e4k_v3_1000_8x8

‐    e4k_v4_1000_8x8

‐    Terület mérete

‐    Terület alakja

‐    Belső utcahálózati raszter

‐    Egyirányúsítás

‐    Kijárati csomópontok elhelyezkedése

‐    Kijárati csomópontok száma

‐    Kijárati csomópontok kijárati csomóponti ágszáma

‐    Gyűjtőút elhelyezkedése

VI.

Utcahálózat egyirányúsításának vizsgálata

‐    s8_1000_8x8

‐    s8_egy_1000_nr_8x8

‐    s8_egy_1000_mr_8x8

‐    s8_egy_1000_kr_8x8

‐    Kijárati csomópontok elhelyezkedése

‐    Kijárati csomópontok száma

‐    Kijárati csomópontok kijárati csomóponti ágszáma

‐    Terület mérete

‐    Terület alakja

‐    Belső utcahálózati raszter

‐    Gyűjtőút elhelyezkedése

‐   Egyirányúsítás

A 5. táblázat sorai tartalmazzák a vizsgálati csoportosításokat. Táblázat C és D oszlopában a vizsgálatra kiválasztott modelleket jellemeztem, dőlt betűvel emeltem ki a D oszlopban a kiválasztott modellek eltérő tulajdonságait. A vizsgálati paramétereket, amelyek részletes jellemzését az alábbi felsorolás tartalmazza.

i. Középpontosan hasonló területek nagyságának vizsgálata. A településeket felépítõ településrészek eltérõ nagyságúak és alakúak. Állandó nagyságú utcahálózati raszter mellett, az eltérő méretű, középpontosan hasonló területek, azaz eltérő nagyságú négyzet alakú területek összehasonlítása révén megvizsgál hatóvá vált a területi kiterjedés forgalomra gyakorolt hatása.

ii. Eltérő alakú területek vizsgálata. A településeket felépítő településrészek eltérõ nagyságúak és alakúak. Állandó nagyságú utcahálózati raszter mellett, az eltérõ méretû négyszög alaprajzú területek összehasonlítása révén megvizsgálhatóvá vált a településrészek alakjának hatása a forgalom lebonyolódásra.

iii. Kijárati csomópontok elhelyezkedése, sarok menti kialakítások összehasonlítása. A kijárati csomópontok elhelyezkedése a legtöbb esetben a vizsgált modellek sarkaiban kerültek definiálásra (4 db), csomópontonként 2 db kijárati csomóponti ággal (összesen 8 db). A kutatás során ez a fajta elrendezés összehasonlításra került máshol elhelyezkedõ kijárati csomóponttal (határoló él mentén középen), más kijárati csomóponti számmal (3 db) és eltérõ kijárati csomóponti ágszámmal (3 db, 4 db, 6 db). A vizsgálat során mind a lakóutak, mind pedig a gyûjtõutak kialakítása azonos volt.

iv. Belső utcahálózat sűrűségének vizsgálata. A vizsgálatokat a teljes hálózatra vonatkozóan elvégeztem. A vizsgálatra kiválasztott utcakialakítások szabályos négyzetrácsos utcahálózatok. A területet felépítõ utcahálózat részei mind horizontális, mind pedig vertikális irányban azonos távolságra helyezkednek el egymástól. Az egymással párhuzamos úttengelyek távolsága változó (125,00 m, 142,86 m, 166,67 m, 200,00 m).

v. Gyűjtőutak elhelyezkedésének vizsgálata. A településrészeket felépítő belsõ utak, a lakóutak és a magasabb hálózati ranggal rendelkezõ gyűjtőutak egymáshoz képesti elhelyezkedését vizsgáltam állandó nagyságú utcahálózati raszter mellett. A kijárati csomópontok száma és elhelyezkedése a gyűjtőutak elhelyezkedésétõl függ.

vi. Utcahálózat egyirányúsításának vizsgálata. Egyirányú utcaszakaszok megléte a választható útvonalak számát jelentősen befolyásolja. A vizsgálat során a makroszkopikus forgalmi elemzéshez hasonlóan három eltérő fajta kialakítást vizsgáltam. Ezek a négyszög – rendszer (alap_s8_egy_nr_1000_8x8), Malcher – rendszer (alap_s8_egy_mr_1000_8x8) és a körös – rendszer (alap_s8_egy_kr_1000_8x8). Az utcahálózati raszter és a kijárati csomópontok száma és elhelyezkedése állandó.

A vizsgált modellek csoportosítását a 2. ábra tartalmazza. Az utcahálózati modellek ismertetése során alkalmazott színek megegyeznek az eredmények kiértékelése során alkalmazott színekkel.

Megvizsgált utcahálózati modellek csoportosítás alapján

Forgalmi modell

Utcahálózatok forgalmi teljesítőképességének vizsgálata változó nagyságú forgalmi ráterheléssel. A vizsgálati módszer alkalmas volt arra, hogy a különböző utcahálózati elemek forgalom lebonyolódására gyakorolt hatása vizsgálható legyen. Az eltérő beépítési módokat és a vizsgálat során megjelent kapcsolatot Perényi Imre: Várostervezéstan c. könyve alapján (Perényi, 1978) a 6. táblázat tartalmazza.

Különböző beépítési módok és forgalmi ráterhelés kapcsolata
Beépítés jellege népsűrűség (fő/ha) népsűrűség (fő/km2) minimális járműszám esetén (320 E/h) az 1 lakosra eső gépjármű* maximális járműszám esetén (8320 E/h) az 1 lakosra eső gépjármű*
Földszintes családi házas-telkes övezet extenzív jellegű kertes övezet 20-30 2000-3000 0,16-0,11 4,16-2,77
intenzív, városias jellegű övezet 100-250 10000-25000 0,03-0,01 0,83-0,33
Alacsony beépítésű, jellegzetesen 2-3 szintes övezet 200-350 20000-35000 0,02-0,01 0,42-0,24
Közepes beépítésű övezet; 4-5 szintes lakóépület 400-550 40000-55000 0,01-0,01 0,21-0,15
Középmagas beépítésű övezet; 9-12 szintes lakóépület 600-700 60000-70000 0,01-0,01 0,14-0,12

Megjegyzendő, hogy beépítési módonként az egy lakásra jutó lakosszám átlagosan 1,6 és 2,3 között alakul (Háznagy, 2018). A beépítési mód és a modal split változása a területet feltáró és kiszolgáló úthálózat felépítésére is hatással van, hogy a hálózat forgalmi kapacitása a felmerülő közlekedési igényeket kiszolgálja. A beépítési mód változása és eltérő modal split mellett a hálózat változó forgalmi kapacitásának vizsgálata nem képezte jelen kutatás tárgyát.

Az utcahálózatok makroszkopikus forgalmi vizsgálataihoz a német PTV közlekedési szoftverfejlesztő cég VISUM 15-ös forgalom szimulációs szoftverét használtam fel. A makroszkopikus közlekedési modellek felépítése során az azokat felépítő elemek, úm. utcaszakaszok, csomópontok, forgalmi zónák, konnektorok előre meghatározott tulajdonságok alapján definiáltam. A közlekedési modellezésben alkalmazott ellenállásfüggvények eredményeképp a számítógéppel modellezett forgalom karakterisztikája torlódott állapotban eltér a valóságban tapasztalható lefolyástól. Túltelített forgalmi állapotban ezt mutatja az átlagos sebesség-forgalomnagyság és az átlagos utazási idő forgalomnagyság összefüggés alakja (Akcelik, 2003). Az utcaszakaszok forgalmi jellemzőit a 7. táblázat tartalmazza elméleti utcahálózatok esetében.

Makroszimuláció során alkalmazott utcakialakításainak tulajdonságai
Alkalmazott utca típusa Sávszám – forgalmi
irányonként
(db)
Forgalmi teljesítőképesség
(E/h/irány)
Megengedett maximális sebesség
(km/h)
Belső lakóutca 1 500 30
Kijárati csomóponti ág, Határoló gyűjtőút út, Belső gyűjtőút 1 1000 50

Csomóponti áthaladási időveszteség valamint a csomópontok kapacitásának meghatározására változó nagyságú forgalmi viszonyok mellett a HCM 2000 (Transportation Research Board National Research Council, 2000) alapú csomópontkapacitás-számítási módszert, a VISUM programba beépített ICA modult használtam fel. A csomóponti áthaladási időveszteség mértékét a csomóponton megjelenő forgalom nagyságának függvényeként automatikusan határozta meg a szoftver.

Ez a módszer biztosította, hogy a csomóponti időveszteség a valósággal közel megegyező módon, dinamikusan alakuljon a forgalom nagyságától függően, és ne kerüljön sor előre definiált értékek alkalmazására a modellezés során. Csomópontokban a csomóponti visszakanyarodási (megfordulási) mozgás minden esetben tiltásra került.

A belső forgalmi zónákat a belső, utcák által határolt tömbökben definiáltam, mint köz- vagy magánterületen lévő parkolás. A belső forgalmi zónákat a belső tömböket határoló csomópontokba konnektorok felhasználásával kötöttem be, amely biztosította a hálózat egyenletes alapterhelését. Minden utcahálózati modell esetében 1–1 külső forgalmi zónát határoztam meg, ezt mint a hálózaton keletkező összes utazás végpontjaként definiáltam.

A vizsgált hálózatokon megjelenő forgalom a belső forgalmi zónákban került generálásra, amíg a vizsgálati területeket a külső forgalmi zónán keresztül hagyta el a hálózaton megjelenő forgalom.

A külső forgalmi zóna és a kijárati csomóponti ágak közötti kapcsolatot biztosító konnektorok élhosszúságát minden esetben azonosan, 0 m-ként definiáltam. A hálózati modell vázát és a forgalmi terhelés utcahálózatokon belüli lefolyását a 3. ábra tartalmazza. Ezzel a módszerrel biztosítható volt, hogy a területeket elhagyó forgalom azonos valószínűséggel haladjon keresztül bármely kijárati csomóponton.

Makroszkopikus forgalmi vizsgálat elvi ábrája – elméleti kialakítás

A 3. ábra bal oldala az elméleti utcakialakítást szemlélteti. A területről kifelé vezető nyilak mutatják, hogy milyen irányban képes a forgalom a vizsgált terület elhagyására. Az ábra jobb oldalán a terület forgalom-lebonyolódásának váza látható. A belső forgalmi zónákból kiinduló forgalom a kijárati csomópontokon és a kijárati csomóponti ágakon keresztül hagyja el a vizsgált területet. A forgalmi ráterhelés ideje 1óra volt.

Az elméleti utcahálózatok esetében a vizsgálat során a hálózaton megjelenő forgalom minden forgalmi ráterheléskor a belső forgalmi zónákban egyenletesen került szétosztásra, azaz a belső forgalmi zónákhoz rendelt forgalom értéke mindig azonos volt. A legkisebb alkalmazott forgalmi terhelés a belső tömbök számától és a vizsgált utcahálózat méretétől függött. A maximálisan meghatározott forgalomnagysága a hálózatok forgalmi teljesítőképességeinek függvényében került meghatározásra.

A forgalmi terhelés legnagyobb értéke mellett a hálózaton közlekedő járművek átlagos utazási sebessége tartósan 10 km/h alatti értéket vett fel.

A köztes forgalomterhelések állandó nagyságú terhelési lépcsőkben történtek. A kritikus pontok környezetében – ahol kis forgalmi növekmény mellett az átlagos utazási idő ugrásszerűen megnövekedett, vagy az átlagos utazási sebesség ugrásszerűen csökkent – további forgalmi ráterheléseket végeztem el. A forgalmi ráterhelés során minden a forgalmi vizsgálatokban alkalmazott minimális (Fmin) és maximális (Fmax), továbbá a forgalmi határértékhez (Fh) tartozó forgalomnagyságokat a 8. táblázat tartalmazza.

Elméleti utcahálózatok vizsgálata során definiált forgalomnagyságok határértékei
Terület neve belső tömbök száma

(db)

minimális
forgalom
– tömb(E/h)
minimális
forgalom
– hálózat
(Fmin)
(E/h)
maximális
forgalom
– tömb(E/h)
maximális
forgalom
– hálózat
(Fmax)
(E/h)
forgalmi hatérérték

(Fh)
(E/h)

e3_1000_8x8 64 5 320 60 5120 3008
e4_1000_8x8 64 5 320 75 6080 3968
e4k_v0_1000_8x8 64 5 320 80 6080 3968
e4k_v1_1000_8x8 64 5 320 80 6080 3968
e4k_v2_1000_8x8 64 5 320 75 6080 4032
e4k_v3_1000_8x8 64 5 320 75 6080 4096
e4k_v4_1000_8x8 64 5 320 75 6080 3520
s3_1000_8x8 64 5 320 60 5120 3008
s4_1000_8x8 64 5 320 75 6080 3968
s6_1000_8x8 64 5 320 85 6720 4160
s8_1000_8x8 64 5 320 110 8320 5824
s8_1000_8x5 40 10 400 190 8200 5960
s8_1000_8x6 48 10 480 150 8160 5760
s8_1000_8x7 56 10 560 125 8120 5880
s8_391_5x5 25 10 500 280 8000 6000
s8_563_6x6 36 10 360 200 8100 5712
s8_766_7x7 49 10 490 145 8085 5880
s8_625_8x5 40 10 400 180 8200 6000
s8_750_8x6 48 10 480 150 8160 5712
s8_875_8x7 56 10 560 125 8120 5880
s8_egy_nr_1000_8x8 64 5 320 110 8320 5760
s8_egy_mr_1000_8x8 64 5 320 110 8320 5760
s8_egy_kr_1000_8x8 64 5 320 110 8320 5760

A cikksorozat a vizsgálat eredményeivel és a belõlük levont következtetésekkel folytatódik.

Irodalom

Akcelik, R. (2003). Speed-flow models for uninterrupted traffic facilities. Akçelik & Associates Pty Ltd, 1–34.

Burgess, E. W. (1935). The growth of the city: an introduction to a research project. Ardent Media.

Harris, C. D., & Ullman, E. L. (1945). The nature of cities. The Annals of the American Academy of Political and Social Science, 242(1), 7–17., https://doi.org/10.1177/000271624524200103

Háznagy, A. (2018). Budapest utcahálózatának topológiai elemzése. Útügyi Lapok, 6(11), 5–17.

Hoyt, H. (1939). The structure and growth of residential neighborhoods in American cities.

Hurd, R. M. (1903). Principles of city and land values. The Record and Guide.

Kerényi, L. S., Kőrizs, A. L., & Halmos, T. Z. (2017). A Főváros és agglomerációja Egységes Forgalmi Modelljének létrehozása, fenntartása, alkalmazási területei és fejlesztési lehetőségei. Városi Közlekedés, 53(1), 12–19.

Knoflacher, H. (1992). Bécsi tapaszatalok a 30 km/h sebességkorlátozású területekről. Városi Közlekedés, 32(5), 263–268.

Koller, S. (1974). A városi forgalom minősége. Közlekedéstudományi Szemle, 24(10), 443–449.

Koller, S. (1980). A 10. városi forgalmi tervezési és forgalomtechnikai tudományos tanácskozás. Városi Közlekedés, 20(1).

Koller, S. (1986). Forgalomtechnika és közlekedéstervezés. Budapest: Műszaki Könyvkiadó.

Liu, R., May, T., & Shepherd, S. (2011). On the fundamental diagram and supply curves for congested urban networks. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 17, 229–246., https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2011.04.516

Marshall, S. (2004). Streets and Patterns (1 edition). Routledge.Meggyesi, T. (2009). Városépítészeti alaktan. TERC Kft.

Olszewski, P., Fan, H. S. L., & Tan, Y.-W. (1995). Area-wide traffic speed-flow model for the Singapore CBD.

Transportation Research Part A: Policy and Practice, 29(4), 273–281., https://doi.org/10.1016/0965-8564(94)00033-7

Perényi, I. (1978). Várostervezéstan. Budapest: Tankönyvkiadó.Tímár, A. (1986). Városszerkezet-típusok értékelése a személyközlekedési ráfordítások alapján. Városi Közlekedés, 26(2), 55–60.

Transportation Research Board National Research Council. (2000). Highway Capacity Manual “HCM2000.” Washington, D.C.

Vis, A. A., Dijkstra, A., & Slop, M. (1992). Safety effects of 30 km/h zones in the Netherlands. Accident Analysis & Prevention, 24(1), 75–86., https://doi.org/10.1016/0001-4575(92)90074-S

Wegener, M. (2004). Overview of land-use transport models. Handbook of Transport Geography and Spatial Systems, 5, 127–146.

 

Erre a szövegre így hivatkozhat:

Háznagy Andor, Fi István: Elméleti utcahálózatok forgalomlebonyolító képességének vizsgálata makroszkopikus modellezési eljárással I. – Kutatás módszertana, Útügyi Lapok, 2019, DOI: 10.36246/UL.2019.1.07