יחסי הגומלין בין תנועת התחבורה הציבורית המועדפת לתנועת הולכי הרגל בצמתים מרומזרים עירוניים - חלק ב'

במאמר הקודם הוצג נושא יחסי הגומלין בין תנועת התחבורה הציבורית המועדפת לבין תנועת הולכי הרגל בצמתים מרומזרים עירוניים. הוסבר על הרקע ההיסטורי שבו גובשה התפיסה כי יש לתת העדפה לפיתוח של תחבורה ציבורית בישראל. כמו כן, הוסבר מדוע יש לתת העדפה לתחבורה ציבורית בצמתים מרומזרים על פני משתמשים אחרים אשר משרתים באופן חלקי את המטרה הבסיסית ביותר של התחבורה- העברה של יותר אנשים בזמן קצר יותר וברמת שירות גבוהה יותר. במאמר הקודם הוסבר כי למרות הרצון לתת העדפה גבוהה לתחבורה הציבורית, יש לשמור על מערכת של "איזונים ובלמים" שהרי ישנם משתמשים נוספים בצומת, בעיקר הולכי הרגל אשר משתמשים בתחבורה ציבורית ומתן העדפה קיצונית מדיי עבור התחבורה הציבורית עלולה לפגוע בהם. לאחר מכן הוצג תמצית סקר ספרותי קצר שבו ניתן לראות כיצד יחסי הגומלין בין תנועת התחבורה הציבורית המועדפת לבין תנועת הולכי רגל משפיעים זה על זה בהיבטים תנועתיים ובטיחותיים עבור כל אחד מהאלמנטים הבסיסיים בתכנון של מערכת תחבורה עתירת נוסעים עם העדפה בצמתים.

 

2.2      עקרונות הלוגיקה בצומת ותרשים התמונות

מערך התנועות בצומת מסודר בשלוש תמונות (מסומנות A,B,C) אשר מוצגות באיור 4.

תמונה A היא התמונה הראשית בא נע רכב התצ"מ (תנועות 2 ו-6) ושאר כלי הרכב (תנועות 7 ו-3) בדרך העצמאות. תמונות Bו-C מספקות אור ירוק לתנועות בכיוונים המשניים ברח' כיאט (תנועה 1) וברח' שער פלמר (תנועה 5). תמונה B מופעלת רק כאשר ישנו ביקוש לרכב לתנועה 5 ע"י גלאי D5 או כאשר הולך רגל לוחץ על לחצן הולכי הרגל בסמוך למעברי חצייה  fו/או g (על מנת למנוע מצב שהולך רגל יהיה תלוי בהגעת כלי רכב המגיעים מרח' כיאט). תמונה C מופעלת רק כאשר ישנה נוכחות כלי רכב בתנועה 5 או כאשר לחצן הולך רגל בסמוך למעברי חצייה eו/או d (על מנת למנוע מצב שהולך רגל יהיה תלוי בהגעת כלי רכב רח' שער פלמר). כאשר רכב התצ"מ מגיע לצומת ובצומת פעילה תמונה B, מע' הבקרה בוחנת את הדרך לקיצור זמן הירוק על מנת לספק העדפה לרכב התצ"מ. קיצור זמן הירוק לתמונה B, אינו פעיל כאשר גלאי  התור בתנועה 1 פעיל (על מנת למנוע מצבי גלישת 'תור' לצומת הדרומי (צומת כיאט/נתנזון/דרך יפו). לאחר סיום הזמן הירוק לתמונה B שאר הזמן הירוק מועבר לתמונה A עד להשלמת זמן המחזור. בתמונה B מופעל מנגנון פיצוי. באופן דומה מתוכננת הלוגיקה לתמונה C. 

פירוט מלא על הלוגיקה, מערך לוגיקת הבקרה כוללת 14 פרמטרים:

#	שם פרמטר	סימון
1.	זמן ירוק מרבי לתמונה A	min_A
2.	זמן ירוק מרבי לתמונה A	max_A
3.	זמן ירוק מזערי לתמונה B	min_B
4.	זמן ירוק מרבי לתמונה B	max_B
5.	זמן ירוק מזערי לתמונה C	min_C
6.	זמן ירוק מרבי לתמונה C	max_C
7.	זמן ירוק מקדים	early_green
8.	זמן  עיכוב מרבי בתור	max_queue_time
9.	אורך תור מרבי	max_queue_length
10.	זמן אדום מרבי להולכי הרגל במעברי החצייה	max_ped_red
11.	זמן ירוק מזערי לתמונה Bלאורך מספר מחזורים מסוים	req_cum_duration
12.	צבירת מס' מחזורים עד להפעלת מנגנון הפיצוי	cum_num_of_cycl
13.	פער קריטי מזערי	min_gap
14.	אורך זמן מחזור	cycle_length

נתונים אלו משמשים כקלט עבור הליך האופטימזציה (שימוש באלגוריתמים גנטי) במהלכו מאותרים הערכים האופטימליים לטובת צמצום זמני העיכוב המיוצגים בפונקציית המטרה של המזוסימולציה.

 

הסבר על לוגיקת הבקרה ונתונים נוספים ניתן למצוא בעבודת הדוקטורט של דר' תמיר בלשה (Balasha & Toledo 2015).

איור 4: תרשים התמונות בצומת (Balasha & Toledo 2015)

2.3    הנחות המודל

ניתן לראות כי MESCOP משתמש בהנחות הקשורות לזמני הנסיעה החזויים, קיבולת זרימת התנועה ומספר הנוסעים (טבלה 2).

זמני הנסיעה של רכב תצ"מ תלויות ביכולות המנועיות של הרכב שמתבטאות ביכולת האצה והאטה וכן קשורות לנושאים גיאומטריה (בעיקר רוחב הנתיב ומרחק בין תחנות). זמן הגעה המסתמך על מהירות של 20 קמ"ש הינו סביר בהתאם לתצפיות שנערכו במקום. זמני הנסיעה של שאר כלי הרכב תלויות גם הם ביכולות של כלי הרכב להאיץ ולהאט וכמובן שאלה גבוהות יותר מאשר רכב התצ"מ הכבד.

קצב השחרור של כלי הרכב הוא נתון דטרמיניסטי בהתאם לקיבולת התנועה.  נתון זה התקבל על סמך תצפיות רבות שנערכו בארץ וברחבי העולם. קצר שחרור של רכב התצ"מ מתבסס על תדירות קווי המטרונית הקיימים בחיפה (כל 2 דק' חולף רכב תצ"מ).

מספר הנוסעים ברכב התצ"מ הונח שרירותית 50 נוסעים (על סמך מס' המושבים במטרונית) ומספר הנוסעים בשאר כלי הרכב מתבסס על מילוי של נוסע אחד לרכב, כפי שנצפה בסקרים רבים בארץ.

 

טבלה 2: הנחות לגבי כלי הרכב ותנועות הולכי הרגל (Balasha & Toledo 2015)

משתמש הדרך	הליך הגעה	זמן נסיעה	קצב שחרור (discharging) [יר"מ/נתיב]	מספר נוסעים
רכב תצ"מ	אקספוננציאלי שלילי	התפלגות נורמלית (זמן הגעה 20 קמ"ש וסטיית תקן 5+- קמ"ש	900	50
רכב לא תצ"מ	התפלגות פואסון	3 שניות (תנועות 1 ו-5)	1800	1
הולכי רגל	התפלגות פואסון	3 שנית למעבר כל נתיב (לפי מהירות של 1.2 מ'/שנייה לכל הולך רגל)	-	1

2.4       מתודולוגיה

המתודולוגיה של מקרה הבוחן מתבססת על המתודולוגיה העקרונית של MESCOP (איור 5)

איור 5: סימולציה משולבת על בסיס אופטימיזציה- מבנה כללי (Balasha & Toledo 2015)

 

מערך הסימולציה מבוססת האופטימיזציה מכילה שלושה רכיבים עיקריים אשר נמצאים באינטראקציה זה עם זה: מודל סימולציה תנועה, מערכת בקרת אותות רמזור ואלגוריתם אופטימיזציה (Balasha & Toledo 2015).

מודל הסימולציה התנועתי מייצג את התנועה של משתמשי הדרך בצומת: כלי רכב פרטי, תח"צ והולכי רגל. מודל זה מייצג את המאפיינים של הצומת כמו תנוחה גיאומטרית, גלאי כלי רכב והולכי רגל. מודל התנועה מחובר למערך בקרת אותות רמזור והתנועות נעות בצומת בהתאם לגילוי המתרחש על גבי הגלאים.(Balasha & Toledo 2015).

מתוך מצאי הסימולציה נאמדים מדדי הביצוע ואלה מוכנסים כקלט לאלגוריתם אופטימיזציה. ב-MESCOP הוחלט להשתמש באלגוריתם מסוג אלגוריתם גנטי (GA) משיקולים המפורט בעבודת הדוקטורט.

התהליך כולו הינו תהליך חזרתי (iterative)  בו מופעלת המתודולוגיה המוצגת באיור 5עד אשר מתקבלת התוצאה האופטימלית ובהתאם להגדרות שהוזמנו לאלגוריתמים לגבי זמן הרצה ומספר חזרות.

מידע נוסף לגבי מתודולוגיית MESCOP  ניתן למצוא בעבודת הדוקטורט של דר' תמיר בלשה (Balasha & Toledo 2015).

2.5       תרחישים

טבלה 3 מסכמת את התרחישים שנבחנו במסגרת מקרה הבוחן, סך הכל בוצעו 10 תרחישים שונים.

החלק היחסי של מספר הולכי הרגל מתוך סך משתמשי הדרך (PP) חושב ע"י חילוק של מספר הולכי הרגל המגיעים לצומת בסכום של הכפלת זרימת תנועה כלי הרכב במקדם המילוי (1) עם הכפלת מס' רכב התצ"מ הנכנסים לצומת במקדם מילוי תצ"מ (50 לרכב תצ"מ) ומס' הולכי הרגל שמגיעים לצומת.

בפרמטר PP נבחן גם נושא החצייה הרציפה ע"י תרחיש עם חצייה וללא חצייה רציפה על מנת לבחון את השפעת החצייה הרציפה על זמני העיכוב של משתמשי הדרך. חצייה רציפה מוגדרת כרציפות של אור ירוק להולך הרגל אשר מאפשרת לו לחצות את הצומת מצד לצד ללא המתנה במפרדה.

אופן אכיפת החצייה הרציפה תתבצע ע"י הגבלת הגבול התחתון (lower bound) של זמני הירוק המזעריים בתנועות המשניות של אלגוריתם האופטימיזציה. זמן הירוק המזערי מתבסס על מס' הנתיבים אותו נדרש הולך הרגל לחצות כדי לבצע חצייה רציפה (3.5-3.6 מ' לנתיב) וכן על מהירות הליכה של 1.2 מ'/שנייה להולך רגל ( בהתאם להנחיות לתכנון רמזורים (1981))

 

טבלה 3: רשימת תרחישים עבור מקרה בוחן

שם פרמטר	הסבר	יחידה	תרחישים עם חצייה רציפה	תרחישים ללא חצייה רציפה
Pedestrian Proportion) PP)	החלק היחסי של מספר הולכי הרגל מתוך סך משתמשי הדרך בצומת.	[-]	0.1; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8	0.1; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8

3.   תוצאות

3.1       זמני עיכוב למשתמשי הדרך

בתרשים 1 ניתן לראות כי זמני העיכוב בצומת לרכב התצ"מ והולכי הרגל, מושפעים בצורה משמעותית מחלקם היחסי של הולכי הרגל מסך משתמשי הדרך (PP). כאשר PP הינו נמוך יחסית (0.1-0.2) אין השפעה ממשית על החצייה הרציפה בצומת. אולם כאשר PP מעל ל-0.5 ניתן לראות כי החצייה הרציפה מוסיפה לזמני העיכוב של רכב התצ"מ בצורה משמעותית, אך יותר מכך, היא מוסיפה גם לזמני העיכוב של הולכי הרגל בצומת בשיעור של עד 20%. ניתן להסביר תוצאות אלו בכך שזמני המחזור נדרשים להתארך כתוצאה מהצורך בחצייה רציפה (זמן ירוק מזערי לתמונות המשניות לצורך חציית הולכי הרגל). מכיוון שזמן המחזור הינו פרמטר שמשפיע יותר על זמני העיכוב מאשר החצייה הרציפה, נוצר מצב שהחצייה הרציפה לא מפחיתה את זמני העיכוב של הולכי הרגל אלא להפך.

            תרשים 1: זמני העיכוב המצטברים לתצ"מ ולהולכי הרגל עם חצייה רציפה וללא חצייה רציפה כתלות לחלק היחסי של מספר הולכי הרגל מתוך סך משתמשי הדרך בצומת

3.1.1    זמן מחזור אופטימלי למשתמשי הדרך ביחס ל-PP

בתרשים 2 מוצג זמן המחזור האופטימלי ביחס לפרמטר PP. ניתן לראות כי ככל שפרמטר PP גדל כך זמני המחזור האופטימליים המתקבלים הינם קצרים יותר. ניתן להסביר זאת בכך שזמן מחזור קצר מפצה על זמני ההמתנה של הולכי הרגל בצמתים ולכן נמצא יעיל לצורך הפחתת העיכובים עבורם. כפי שהוסבר בסעיף ‎3.1 חצייה רציפה דורשת זמני ירוק מזעריים לתמונות בכיוונים המשניים (Bו-C) ולכן הפער הקיים בין זמני המחזור האופטימליים עם חצייה רציפה וללא חצייה רציפה.

תרשים 2: זמן המחזור האופטימלי כתלות לחלק היחסי של מספר הולכי הרגל מתוך סך משתמשי הדרך בצומת 

3.1.2    זמן ירוק מזערי לתמונה A ביחס ל-PP

בתרשים 3 מוצג זמן הירוק המזערי לתמונה A ביחס לפרמטר PP. ניתן לראות כי ללא חצייה רציפה, ככל שערך PP גדל כך קטן ערך הירוק המזערי האופטימלי לתמונה A. ניתן להסביר זאת בכך שככל שזמן הירוק המזערי יהיה קטן יותר, כך הגמישות התפעולית בצומת תאפשר מעבר לתמונות Bו-C עבור התנועות המשניות וכן תנועות הולכי הרגל החוצות את הצומת, ובכך להקל על זמני העיכוב הנוצרים בדרך עבור הולכי הרגל. עבור חצייה רציפה לא ניתן להסיק מסקנות מיוחדות בשל אקראיות של התוצאות. 

תרשים 3: זמן הירוק המזערי לתמונה Aכתלות לחלק היחסי של מספר הולכי הרגל מתוך סך משתמשי הדרך בצומת

3.1.3    זמן ירוק מרבי לתמונה A ביחס ל-PP

בתרשים 4 מוצג זמן הירוק המרבי לתמונה Aביחס לפרמטר PP. מן התוצאות ניתן להסיק מסקנות דומות לסעיף מעל. כלומר קיצור תמונה A מתקשר לגמישות תפעולית בצומת. 

תרשים 4: זמן הירוק המרבי לתמונה A כתלות לחלק היחסי של מספר הולכי הרגל מתוך סך משתמשי הדרך בצומת

3.1.4    זמן ירוק מזעריים לתמונות המשניות ביחס ל-PP

בתרשימים תרשים 5  ו-תרשים 6 מוצגים זמני ירוק מזעריים לתמונות עבור התנועות המשניות (תמונות Bו-C) . ניתן לראות כי פרמטר PPלא משפיע באופן משמעותי על קביעת הפרמטר הזה. זמני הירוק המזעריים נקבעו עבור החצייה הרציפה כך שיתאפשר חצייה של הולכי הרגל מצד לצד של הצומת ולכן זמני הירוק המזערי עבורם ארוכים יותר. 

תרשים 5: זמן הירוק המזערי לתמונה B  כתלות לחלק היחסי של מספר הולכי הרגל מתוך סך משתמשי הדרך בצומת

תרשים 6: זמן הירוק המזערי לתמונה C כתלות לחלק היחסי של מספר הולכי הרגל מתוך סך משתמשי הדרך בצומת

 

3.2       ממצאים, סיכום ומסקנות

• נמצא כי חצייה רציפה היא פרמטר שאינו מפחית בהכרח את העיכובים בצומת עבור משתמשי הדרך. יתרונה העיקרי של החצייה הרציפה היא בנושא הבטיחותי, מניעת עיכובים של הולכי רגל במפרדה ושיפור הענות (compliance)  הולכי הרגל למתן אדום בצומת.

• נמצא כי הפחתה של זמן המחזור מועילה בדרך המיטבית להפחתת זמני העיכוב של הולכי הרגל כאשר ישנה בצומת ביקושים גדולים לחצייה של הולכי רגל ביחס לשאר משתמשי הדרך (בעיקר במרכזי הערים).
• נמצא כי קיצור הפרמטר של זמן ירוק מרבי וכן של זמן ירוק מזערי בתמונה הראשית מתקשר לגמישות תפעולית הדרושה לצורך הפעול יעיל של הצומת המרומזר וצמצום העיכובים להולכי הרגל ככל שערך PP גדל.
• שיעור הולכי הרגל בצומת משפיע רבות על אופן תפקוד הצומת, לכן בתכנון צומת מרומזר יש לבצע ספירות הולכי הרגל בצומת ולא רק נתונים הקשורים לזרימת התנועה של כלי המנועיים (פרטיים ותצ"מ). הדבר נכון בעיקר במרכזי העיר בהם פרמטר PP הינו גבוה יחסית. 
• נמצא כי MESCOP (Balasha & Toledo) 2015 הינו כלי יעיל ומהיר לבחירת פרמטרים הדרושים לצורך תפקוד יעיל של צומת מרומזר.

4.   סיכום ומחקר עתידי

קיימות אפשרויות רבות לצורכי מחקר עתידי וביניהם:

• שימוש במודל סימולציה מיקרוסקופי על מנת לבחון את זמני העיכובים של הולכי הרגל כאשר מתייחסים גם למסלולי התנועה המלאים שלהם.
• בחינה השוואתית בין לוגיקות תפעול רמזור על מנת למצוא את היעילה ביותר לכלל משתמשי הדרך.
• בחינה כלכלית של יעילות החצייה הרציפה כאשר מתייחסים לתועלות הבטיחותיות ביחס לנושא התנועתי.
• בחינת יחסי הגומלין בין משתמשי אופניים לשאר משתמשי הדרך וההשפעה על העיכובים.
• בחינה ע"י ניסוי שטח.