تجربة دراسات السرعة الفورية للطرق مع المناقشة (Spot Speed Studies)

عندما نقيس معلمة حركة المرور على مسافة قصيرة، فإننا نقيس السرعة الفورية (Spot Speed) بشكل عام. يتم إجراء السرعة الموضعية عن طريق قياس السرعات الفردية لعينة من السيارة التي تمر بمكان معين في شارع أو طريق سريع. تُستخدم دراسات السرعة الفورية لتحديد توزيع سرعة تدفق حركة المرور في موقع معين.

يتم استخدام البيانات التي تم جمعها في دراسات السرعة الفورية (Spot Speed) لتحديد النسب المئوية لسرعة السيارة، والتي تعد مفيدة في اتخاذ العديد من القرارات المتعلقة بالسرعة. تحتوي بيانات السرعة الفورية على عدد من تطبيقات السلامة، بما في ذلك ما يلي:

• Speed trends
• Traffic control planning
• Accidental analysis
• Geometric design
• Research studies.

دراسات السرعة (Speed Studies)

يتأثر تدفق حركة المرور بسرعة حركة المرور على الطرق الحالية. السرعة هي وظيفة من عدة عوامل مثل ميزات التصميم الهندسي للطرق وظروف حركة المرور مثل وجود المركبات الأخرى والوقت والمكان والبيئة والسائق ونظام المرور بشكل عام.

تعد دراسات السرعة ودراسات التأخير مفيدة بعدة طرق مثل:

• تصميم الميزة الهندسية للطريق السريع.
• تخطيط تنظيم المرور وإجراءات الرقابة.
• دراسة القدرة المرورية للطريق السريع.
• دراسات الحوادث.
• تحليل التكلفة والعائد لمشروع الطرق السريعة.
• دراسة اتجاهات حركة المرور للاستخدام في المستقبل.

هنالك أنواع مختلفة من السرعة هي:

1. السرعة الفورية (Spot Speed): هذه هي السرعة الآنية للسيارة في مكان محدد.
2. سرعة الجريان  (Flow Speed): هي متوسط ​​السرعة التي تحتفظ بها مركبة على امتداد طريق معين أثناء حركة السيارة فعليًا ؛ تعد عبارة “أثناء تحرك السيارة فعليًا” أمرًا مهمًا لأن سرعة الجريان يتم تحديدها بقسمة طول الامتداد على الوقت الذي تكون فيه المركبة في حالة حركة (يستثنى وقت التشغيل ، ذلك الجزء من وقت الرحلة الذي تكون فيه السيارة تعاني من التأخير ، على سبيل المثال ، عند التقاطعات المسيطر عليها).
3. السرعة التشغيلية (Operation Speed): إنها السرعة  المستمرة التي يمكن أن تسافر بها السيارة في ظل ظروف المرور والبيئة الحالية.
4. السرعة الإجمالية أو سرعة الرحلة (Journey Speed): هذه هي السرعة الفعالة التي تغطي بها السيارة طريقًا معينًا بين محطتين ؛ هذا هو متوسط ​​السرعة التي يتم الحصول عليها بقسمة المسافة الإجمالية التي يغطيها إجمالي الوقت المستغرق بما في ذلك جميع التأخيرات ، ولكن باستثناء التوقفات الطوعية ، إن وجدت.

تعد السرعة الانية أو الموضعية مفيدة في دراسة الازدحام أو تحديد موقع إشارات المرور أو فرض حدود السرعة.

سرعات التشغيل مفيدة لتقييم قدرة حركة المرور على الطرق السريعة. تعد سرعة الرحلة مفيدة في تقييم مدى ملائمة شبكة الطرق الحالية وكذلك فعالية تدابير التحسين ودراسات التكلفة والعائد للمشروع.

لتقييم تدابير التحسين المنفذة على امتداد طريق سريع ، تجرى دراسات حول سرعة الرحلة قبل وبعد التنفيذ. يشار خصيصا لهذه الدراسات كما كان قبل وبعد الدراسات.

متوسط ​​السرعة:

هناك نوعان مختلفان من متوسط ​​السرعة التي تم الحصول عليها من السرعات الموضعية للمركبات – سرعة متوسط ​​الوقت وسرعة الفضاء المتوسط.

تُعرَّف سرعة متوسط ​​الوقت بأنها متوسط ​​قياسات السرعة عند نقطة واحدة في الفضاء لجميع المركبات التي تمر عبر فترة زمنية.

هذا يعطى بالعلاقة الآتية:

تُعرَّف السرعة المتوسطة المدى بأنها متوسط قياسات السرعة في لحظة زمنية محددة لجميع المركبات على امتداد طريق معين من الطريق السريع.

هذا يعطى بالعلاقة الآتية:

Where, σ _s is the standard deviation of the space-mean speed.

طرق قياس السرعة الفورية (Spot Speed)

يمكن تصنيف الطرق المتاحة لقياس السرعة الموضعية على النحو التالي:

1. الملاحظة المباشرة للوقت الذي تستغرقه السيارة لتغطية مسافة معروفة.
2. طريقة عداد السرعة (الرادار).
3. طريقة العداد الإلكتروني.
4. أساليب التصوير الفوتوغرافي.

يمكن تصنيف طريقة الملاحظة المباشرة إلى طريقة القاعدة الطويلة و طريقة القاعدة القصيرة.

طريقة القاعدة الطويلة مقسمة إلى:

• القياس المباشر للوقت
• المنظار
• أنابيب الضغط الملامسة.

معايير نقطة المراقبة

1. موقع مناسب لغرض محدد من الدراسة، ومناطق التقاطع.
2. الحد الأدنى من تأثير المراقبين والمعدات على السائقين وسرعاتهم.
3. قسم مستقيم ومستوي من الطريق السريع لتقليل تأثير العناصر الهندسية والتطورات على جانب الطريق.

بالنسبة للطرق الطويلة القاعدة، أوصى معهد مهندسي حركة المرور (1965) أطوال قاعدة معينة لتحديد سرعة التركيز في نطاقات متوسط ​​سرعة مختلفة لتيار المرور.

الأطوال الأساسية لتحديد السرعة الموضعية:

1. طرق التوقيت المباشر

هذه هي الطريقة الأبسط والأكثر مباشرة لتحديد السرعة الفورية. يتمركز مراقبان على مسافة مريحة (50 مترًا) بحيث يمكنهم رؤية بعضهم البعض. أول واحد يبدأ ساعة إيقاف عندما تعبر سيارة النقطة المرجعية الأولى وتوقفها عن إشارة من نظيره في اللحظة التي تلامس فيها السيارة الطرف الآخر من القسم.

إذا تم التوقيت بواسطة مراقب واحد، فيمكن إجراء القياس من نقطة ملائمة في القسم على جانب واحد من الطريق على ارتفاع أعلى قليلاً بحيث يمكن رؤية كلا بقع التوقيت مباشرةً.

من المسافة المعروفة والفواصل الزمنية المقاسة ، يمكن حساب السرعات. يمكن للمراقب الماهر قراءة ساعة الإيقاف بدقة تصل إلى 0.2 ثانية. إذا تمكن المراقب من تحديد موقعه بطريقة غير واضحة، فإن السرعات المحسوبة لا تتأثر برد فعل السائق على العمل. عيوب هذا النهج هي أن القراءات تتأثر بفترة رد فعل المراقب وتأثير المنظر في مراقبة موضع السيارة.

2. المنظار (Enscope)

يمكن القضاء على خطأ النظر للمراقب باستخدام جهاز بسيط يسمى “المنظار”، خاصة في حالة مراقب واحد. يُعرف أيضًا باسم “مربع المرآة”، وهو صندوق على شكل حرف L، يفتح من كلا الطرفين؛ تم وضع مرآة بداخله عند 45 درجة لكلا الذراعين كما هو موضح في الشكل 4.8.

أشعة الضوء من السيارة تصطدم بالمرآة، تنعكس وتمرر في اتجاه عمودي على شعاع الحادث. حيث تعكس أشعة تقع على عين المراقب كما هو موضح. يمكن للمراقب بدء وإيقاف ساعة الإيقاف بشكل أكثر دقة وبدون تشابه، لأن خط الأفق يكون عموديًا على اتجاه حركة السيارة.

يمكن استخدام أي منظار واحد أو اثنين. إذا تم استخدام جهاز واحد فقط، فسيوضع الجهاز في الجهة المقابلة مباشرة للنقطة المرجعية الأولى ويتمركز المراقب في الجهة الأخرى، كما هو مبين في الشكل 4.9.

يتم وضع علامة على النقاط المرجعية عن طريق تحديد الأعمدة في جانب الطريق؛ يمكن استخدام مصباح للعمل الليلي.

بمجرد مرور السيارة على أول نقطة مرجعية أو منظارها، يتم تشغيل المؤقت ويتم إيقافه بمجرد مرور المراقب. إذا تم استخدام اثنين من المناظرين، يتم وضع كل منهما على طرفي القسم المرجعي وسيتم وضع المراقب في منتصف المسافة بين الاثنين كما هو موضح في الشكل 4.10.

يبدأ المراقب في المؤقت عندما تعبر مركبة النقطة المرجعية الأولى ويوقفها حالما تعبر السيارة الطرف الآخر من القاعدة باستخدام خط الرؤية من كل من المناظير. هذه الطريقة غير مناسبة لحركة المرور المتعددة المسارات الكثيرة لأنه من الصعب ربط الظل المرصود بمركبة معينة. علاوة على ذلك، من الصعب إخفاء المنظار والمراقب عن السائق، الذي يصرف انتباهه، مما يعطي مجالًا لقراءات خاطئة.

3. أنابيب الضغط الملامسة

في هذه الطريقة ، تعمل الأنابيب الهوائية الموضوعة عبر الممر عند المرجعين ككاشفين؛ عندما تمر سيارة فوقها، يتم إرسال نبضات الهواء إلى ساعة إيقاف يتم التحكم فيها بشكل كهرومغناطيسي في يد المراقب، بدءًا من الوقت عند النقطة المرجعية الأولى وإيقافها في الثانية. يمكن تسجيل القراءات بسجلات التاريخ التلقائي أيضًا، مما يقلل من العمل اليدوي.

طرق القاعدة القصيرة

هنا ، طول القاعدة قصير جدًا، قل من 2 إلى 3 أمتار، ويتم استخدام الأدوات الإلكترونية جنبًا إلى جنب مع الكاشفات الهوائية. قد يكون التسجيل يدويًا أو تلقائيًا.

طريقة عداد السرعة – الرادار:

مقياس السرعة الرادار يعمل على مبدأ تأثير دوبلر. يتم إرسال الموجات الدقيقة للتردد اللاسلكي إلى مركبة متحركة. وفقًا لـ Doppler Effect، تتناسب سرعة السيارة مع التغير في تواتر الموجات الدقيقة المستلمة في جهاز الإرسال بعد أن تنعكس في السيارة.

يتم معايرة عداد السرعة لقراءة السرعة مباشرة بالكيلومتر / ساعة، بعد تضخيم الفرق المحتمل لتعزيز دقة القياس إلى ±3 كم / ساعة. يتم إعداده بالقرب من حافة الطريق على ارتفاع حوالي 1 متر فوق سطح الطريق. يستخدم هذا من قبل قسم شرطة المرور لفرض حدود السرعة.

يمكن أن تكون منطقة التشغيل حوالي 50 مترًا، ويمكن أن تكون السرعات عبارة عن قياسات للمركبات التي تتحرك في كلا الاتجاهين.

طريقة العداد الإلكتروني:

يتطلب ذلك استخدام أنبوب هوائي ومفتاح هواء ، أو خطوط اتصال كهربائية ككاشفات. عند التشغيل ، يُسمح للتيار بالمللي أمبير بالتراكم في مكثف لمدة بشكل نبضات كهربائية من المفاتيح الموجودة على الطريق. يمكن تسجيل سرعات السيارة يدويًا فقط ولكن يتم معايرة العداد لقراءة السرعة بالكيلومتر / ساعة.

طرق التصوير الفوتوغرافي:

تم استخدام التصوير باستخدام كاميرات الفاصل الزمني بنجاح لتحديد السرعات الموضعية للمركبات حتى في المناطق المزدحمة. يتم التقاط الصور على فترات زمنية محددة (على سبيل المثال ، ثانية واحدة لكل عرض) باستخدام كاميرا خاصة. يمكن تتبع مرور أي مركبة مع الإشارة إلى الوقت من خلال عرض الفيلم المكشوف على الشاشة. يمكن أن تستخدم كاميرات الفيديو لهذا الغرض أيضاً.

عرض وتحليل بيانات السرعة

يمكن تحليل بيانات السرعة الموضعية رياضياً أو بيانياً.

النهج الرياضي:

في هذه الطريقة ، يتم الحصول على متوسط ​​السرعة أو السرعة المتوسطة من جدول توزيع التردد بضرب عدد المركبات في كل فئة من فئات السرعة (30-40 كم / ساعة، 40 إلى 50 كم / ساعة، 50-65 كم / ساعة، وهكذا) بواسطة متوسط سرعه تلك الفئة، وتلخيص، وقسمة المبلغ بالعدد الإجمالي للمركبات.

اعتمادًا على الأدوات والتقنيات المستخدمة لقياس سرعات التركيز، يتم الحصول على نوعين من متوسط ​​السرعات: سرعة متوسط ​​الوقت وسرعة وسط الفضاء؛ تعطي هذه القيم فكرة عن سرعات المرور في امتداد معين من الطريق لتمكين مهندس المرور من تخطيط التدابير التصحيحية ، إذا لزم الأمر.

النهج الرسومي:

تُستخدم بيانات اختبار السرعة لتكوين جدول توزيع التردد الذي يعرض تفاصيل المجموعات التي تغطي نطاقات السرعة المختلفة وعدد المركبات في كل نطاق. من هذا الجدول، يمكن إنشاء كل من الرسم البياني ومنحنى توزيع التردد كما هو موضح في الشكل 4.11.

بالنسبة للبيانات الموزعة بشكل طبيعي، يكون منحنى التردد على شكل جرس كما هو موضح. تسمى السرعة المقابلة للذروة سرعة الوسائط التي يسافر بها أقصى عدد من السيارات.

السرعات التراكمية للمركبات

إذا تم رسم رسم بياني بمتوسط قيم كل مجموعة سرعة على المحور X والنسبة التراكمية للمركبات التي تسير بسرعة مختلفة أو أقل من السرعة على المحور Y، يظهر الرسم البياني إلى حد ما كما هو مبين في الشكل 4.12.

هذا مفيد للغاية في تحديد السرعة التي أعلى أو أدنى من نسب مئوية معينة من المركبات المتحركة.

سرعة بنسبة 85% (P₈₅):

هذه هي السرعة التي يتحرك بها 85% من المركبات عند النقطة المحددة على الطريق السريع. وبعبارة أخرى، فقط 15% من المركبات تتجاوز هذه السرعة في هذه المرحلة. يعتبر هذا الحد الأقصى للسرعة الآمن في ظل الظروف الحالية في تلك المنطقة. ومع ذلك، لغرض التصميم الهندسي، تعتبر السرعة 98 في المئة.

سرعة بنسبة 15% (P₁₅)

هذا يمثل لتمثيل الحد الأدنى للسرعة على الطرق السريعة الرئيسية. لتقليل التأخير والازدحام ولمنع الحوادث، يحضر حركة المرور بسرعة أقل من ذلك. وهذا يوفر فرص تجاوز جيدة.

السرعة المتوسطة (P₅₀)

إنها السرعة المتوسطة أو 50 مئوية. هناك العديد من المركبات تسير أسرع من هذه السرعة كما أن هناك سيارات تتحرك أبطأ.

الغرض من التجربة

تحديد السرعة الفورية للمركبات (Spot Speed) من اجل إجراء الدراسات اللاحقة لأخذ التدابير اللازمة لحماية الطريق.

طريقة العمل

تم اختيار شارع النقيب على أحد شوارع جامعة تكريت – خلف مبنى كلية الهندسة المدنية كهدف للتحقيق. هذا الطريق عبارة عن مدخل طرقي شائع السفر، حيث يمثل مدخل لمركبات أساتذة الجامعة ومركبات طلاب الأقسام الداخلية. يحتوي الطريق الرئيسي على مسارين في الإتجاهين وتكون حركة المرور متوسطة. يحتوي الطريق الثانوي على ممر واحد في كل اتجاه وتكون حركة المرور خفيفة.

المناقشة

تعتبر ​​السرعة الفورية (Spot Speed) وتباين السرعات عبر السائقين من عوامل السلامة المهمة لضبط حدود السرعة وتصميم الطرق. وقد تم تخصيص مجموعة كبيرة من الأبحاث السابقة لتحديد عوامل سرعات التشغيل على الطرق السريعة الريفية ذات المسارين. هناك الكثير لنتعلمه عن عوامل السرعات الفورية في المسارات الأربعة للطرق السريعة. النماذج الحالية لتقدير السرعة المئوية محددة وأنها لا تميز بين عوامل السرعة وعوامل تشتت السرعة، مما يؤدي إلى نتائج يصعب تفسيرها في بعض الأحيان.

• من الممكن أن يكون للطريق ذي السرعة المتوسطة العالية والمتغير المُنخَفَض للسرعة نفس النسبة المئوية لسرعة %85 لطريق مع سرعة أقل بكثير ولكن تقلب السرعة أعلى، تظهر مثل هذه الحالة في الشكل أدناه. نمذجة توزيع سرعة التدفق الحر الكامل الذي اقترحه بعض المؤلفين قد يصحح هذه المشكلة.
• يتبين أيضاً ان زيادة في متوسط ​​السرعة يزيد من شدة التصادم، بينما زيادة في تقلب السرعة يزيد من وتيرة التفاعلات بين المركبات. زيادة في الانحراف بين سرعة السائق ومتوسط ​​سرعة حركة المرور يرتبط بفرصة أكبر للمشاركة في اصطدام محتمل.

كما وجد أن السرعات زادت مع ظروف هندسية أفضل، بغض النظر عن الحد الأقصى للسرعة. توضح هذه النتائج المساهمة المحتملة لمكونات تصميم الطرق السريعة كعوامل سرعة وتجادل فيها لصالح تطوير نموذج يتضمن تأثير عناصر التصميم مثل متوسط ​​السرعة وتشتت السرعة عوامل لتحسين سلامة حلول تصميم الطرق السريعة.