نقش تقاطعات داراي دوربرگردان
در كاهش مصرف سوخت و آلاينده

نقش تقاطعات داراي دوربرگردان در كاهش مصرف سوخت و آلاينده
مقدمه
در جوامع امروز بشري همراه با رشد جمعيت، افزايش وسايل نقليه و نياز به جابجايي افراد و تبادل كالا، اهميت و نقش كليدي فراهم نمودن تسهيلات سريع و ايمن حمل و نقل بيش از پيش احساس مي‌شود. طراحي مناسب شبكه معابر شهري و جاده‌ها مي‌تواند نقش مهمي در رفع اين نياز ايفا كند. در دستيابي به يك سيستم حمل و نقل سريع و ايمن، سه عامل مهم استفاده كننده از سيستم، وسيله نقليه و جاده دخيل هستند كه شناخت نقش و تاثير هر كدام به تنهايي و ارتباط آنها با يكديگر از اهميت ويژه‌اي برخوردار است.

طراحي راه به عنوان يكي از پارامترهاي اصلي سيستم حمل و نقل، علاوه بر تامين خصوصياتي نظير ايمني و سرعت بايد در كاهش مصرف سوخت، كاستن آلودگي زيست محيطي و كاهش هزينه‌هاي ساخت و اجرا مخصوصاً در مناطق شهري نيز موثر باشد.
در كشور با توجه به عدم گستردگي خدمات و يكسان نبودن توزيع خدمات عمومي در سراسر كشور، ‌روند مهاجرت از مناطق دورافتاده به سمت شهرهاي بزرگ هميشه در حال رشد بوده است. امروزه رشد سريع و روزافزون جمعيت در شهرهاي بزرگ كشور و رشد حاشيه‌نشيني كه هيچ تناسبي با امكانات شهري، خدمات عمومي و رفاهي و حتي معابر شهر ندارد، مشكلات فراواني را براي شهرهاي بزرگ پديد آورده است.

گسترش بي‌رويه شهرهاي بزرگ و هجوم جمعيت جوياي كار به اين شهرها بعد ديگري از مشكلات فرهنگي ـ اجتماعي، يعني مشكلات ترافيك و عبور و مرور در خيابان‌ها را پديدار ساخته است.
گسترش بي‌رويه جمعيت در شهرهاي بزرگ يك فرصت طلايي براي كارخانجات و صاحبان صنايع خودروسازي است كه سيل توليد بي‌رويه خودرو را براي سود بيشتر به شهرهاي بزرگ سرازير مي‌كند، غافل از اين كه اين توليد و فروش بي‌رويه خودرو، معابر شهرها را تبديل به يك كلاف

سردرگم مي‌نمايد. علاوه بر اين ميليون‌ها ليتر بنزين كه جزو ثروت ملي است و بايد براي نسل آينده در كارهاي زيربنايي مصرف شود، بعضي از مواقع در خيابان‌ها فقط و فقط براي گردش‌هاي خياباني مصرف مي‌گردد. مبارزه‌اي كه زندگي روزمره اجتماعي و فرهنگي شهروندان را درگير خود نموده است و حتي بهداشت رواني و آرامش اعصاب شهروندان را نيز با مشكل مواجه نموده است.

مشكلات ترافيكي در شهرهاي بزرگ روزانه هزاران ساعت از عمر شهروندان را مي‌بلعند. منشاء اين مشكلات، عوامل متعديدي هستند. اين عوامل قادرند كه به تنهايي مرتب‌ترين شهرهاي دنيا را به ضعيف‌ترين و بي‌نظم‌ترين شهرها تبديل نمايد. تعدادي از اين عوامل كه بر روي بسياري از مسائل اچتماعي و فرهنگي و بهداشت رواني و حتي ترافيك اثر مي‌گذارند، عبارتند از: رشد بي‌رويه و قارچ‌گونه شهرهاي بزرگ، مهاجرت بي‌رويه و گسترش حاشيه‌نشيني، متمركز بودن خدمات مورد نياز مردم، توليد، فروش و استفاده بي‌رويه خودرو، عدم خروج خودروهاي فرسوده.

وضعيت نامناسب رشد شهرها و عدم رشد خدمات عمومي و امكانات رفاهي،‌ باعث بروز ناهنجاري‌هاي اجتماعي بسياري مي‌گردد. اين ناهنجاري‌ها در چند دهه اخير مسوولان شهرهاي بزرگ را وادار ساخته است تا در مورد توسعه اصولي و شكل‌دهي و برنامه‌ريزي توام با آينده‌نگري براي شهرها چاره‌اي بيانديشند و از اين رو طراحي و برنامه‌ريزي اصولي احداث شهرهاي جديد در اطراف شهرهاي بزرگ تبديل به اصلي‌ترين تفكر مديران شهري شده است.
طراحي و برنامه‌ريزي اين شهرها، دو ركن مهم و اساسي داشت كه عبارت بودند از: كاربري و ارتباطات.

ابتدايي‌ترين اصل احداث اين شهرها از خدمات مهندسان مشاور شهرساز و مهندسان مشاور حمل و نقل و ترافيك آغاز مي‌شد، كه اثرات بسيار ارزنده‌اي را بجاي مي‌گذاشت. اين مهم به مرور به فراموشي سپرده شد و تنها استفاده از يكي از مهندسان مشاور ـ مهندسان مشاور شهرساز‌ ـ در احداث شهرهاي جديد مدنظر قرار گرفت و در بعضي از موارد از يك كارشناس معمولي ترافيكي

هم براي خالي نبودن عريضه استفاده مي‌گرديد. با بروز چنين مساله‌اي از اين پس بايد منتظر نتايج پر از مشكل و رويدادهاي معضل‌آفرين در آْينده آن شهرهاي جديد، همانند شهرهاي موجود باشيم كه تمام كارهاي توسعه و هدايت آنها فقط توسط يك گروه مشاور معمار و شهرساز صورت گرفته است.
پيشتر نيز بيان شد كه مشكلات ترافيكي و معضلات رفت و آمد در شهرهاي بزرگ، تمام جنبه‌هاي زندگي روزمره شهروندان را تحت‌الشعاع قرار داده است، ايجاد اضطراب و استرس در صف‌هاي طولاني خودروها پشت چراغ قرمز و وقت‌گير بودن آن از جمله مسائلي است كه حتي بر روي بهداشت روان و شرايط روحي شهروندان اثر منفي مي‌گذارد كه اين فقط يكي از اثرات منفي

معضلات ترافيكي است.
عمده مشكلات شهرهاي بزرگ در مقوله رفت و آمد و ترافيك عبارتند از:
الف) تقاطع‌ها: وجود تقاطع‌ها در طول مسير و شريان‌هاي ترافيكي يكي از عمده معضلات ترافبيكي است. بهترين تشبيهي كه مي‌توان در مورد اين تقاطع‌ها بكار برد، اين است كه اين تقاطع‌ها مانند شيرهاي آبي هستند كه در مقابل جريان آب قرار گرفته شود و آب به صورت منقطع عبور كند. وجود اين تقاطع‌ها كه در شريان‌ها و مسيرهاي اصلي حكم مزاحم را دارند، باعث كاهش حجم عبور و مرور وسائل نقليه عبوري مي‌گردند.

از ويژگي‌هاي مهم و خطرساز تقاطع‌ها، برخورد وسايل نقليه Traffic conflict مي‌باشد. در اين زمينه حتي روش‌هايي در علم ترافيك به نام Conflict technique توسعه يافته است كه برخوردها را بوسيله ايجاد رفوژهاي متعدد به حداقل مي‌رساند.
ب) چراغ راهنمايي: استفاده از چراغ راهنمايي در تقاطع‌ها نيز براي ساماندهي حركات وسايل نقليه در جهت‌هاي مختلف مي‌باشد و به همان اندازه كه در حركات نظم بوجود مي‌آورد، ظرفيت تقاطع‌ها را براي عبور و مرور كاهش مي‌دهد، زيرا چراغ راهنمايي نيز همانند همان شير كنترل سر راه جريان آزاد آب قرار گرفته و آن را به جريان منقطع تبديل مي‌كند.

طرح روان‌سازي ترافيك در شبكه معابر شهري با توجه به مشكلات فراوان ترافيكي، مبتني بر طرح‌ها و فعاليت‌هاي متخصصان در كوتاه، ميان و بلندمدت مي‌باشد. در اين ميان ساخت دوربرگردان‌ها به جهت مزيت‌هاي فراوان آن در مقابل استفاده از تقاطع چراغدار و تقاطع غيرهمسطح از جايگاه ويژه‌اي برخوردار است.

كاهش زمان تاخير از طريق افزايش ظرفيت عبوري خودروها تا ميزان ۳۰درصد، رعايت طول تداخلي، حذف چراغ راهنمايي و در نتيجه كاهش هزينه نگهداري اين چراغ‌ها، فراهم آوردن امكان دسترسي آسان به تمامي جهات حركتي براي خودروهاي عبوري، افزايش سطح سرويس، افزايش سرعت عملي، جلوگيري از اجراي پروژه‌هاي پرهزينه مانند تقاطعات غيرهمسطح، اجراي سريع اين پروژه در كوتاهترني مدت زمان، كاهش مصرف سوخت و كاستن آلودگي‌هاي زيست‌محيطي به سبب حذف چراغ‌هاي قرمز از مزيت‌هاي ساخت دوربرگردان مي‌باشد.

در اين مقوله مزيت استفاده از دوربرگردان در كاهش مصرف سوخت و كاستن آلودگي زيست محيطي و در حالت كلي صرفه‌جويي اقتصادي در اين زمينه به سبب حذف چراغ‌هاي قرمز با ارائه اطلاعات، آمار و جداول از وسايل نقليه تيپ (پرايد نسيم i، پژو ۲۰

۶٫ ۱۶۰ و سمند LX) و دوربرگردان‌هاي اجرا شده، مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد.
وسايل نقليه تيپ به عنوان نمونه آماري از وسايل نقليه موجود در كشور با مصرف سوخت تقريباً برابر، براي ارائه بهتر مطالب و مقايسه درنظر گرفته شده است. با توجه به تحقيقات به عمل آمده در مصرف سوخت براي وسايل نقليه در هنگام استفاده از دوربرگردان به طور ميانگين در حدود ۷درصد صرفه‌جويي مي‌شود. همچنين از مقدار انتشار آلاينده Co2 (مهترين گاز گلخانه‌اي) نيز به طور ميانگين براي وسايل نقليه به ميزان ۶درصد كاسته خواهد شد. با توجه به حجم بالاي وسايل نقليه موجود در شبكه معابر به ميزان قابل توجهي از مصرف بنزين كه از عمده‌ترين مواد وارداتي كشور مي‌باشد، كاسته مي‌شود.

براي اولين بار در دنيا از المان ساده ترافيكي،‌ يعني دور برگردان براي حل بزرگترين معضل ترافيكي،‌ يعني برخوردهاي مستقيم وسايل نقله با يكديگر به هنگام عبور از تقاطعاتي كه جهات حركت بوسيله چراغ راهنمايي كنترل مي‌شود، استفاده شود. با اين روش كه بوسيله شهرداري تهران ابداع گرديده است، با صرف هزينه بسيار ناچيز مي‌توان چراغ تقاطع را حذف و جريان ترافيك را كه

قبلاً در تقاطع به صورت منقطع انجام مي‌گرفت، به صورت پيوسته انجام داد. مدل‌هاي ارائه شده در اين مقاله بر اساس تئوري‌هاي ترافيكي و همچنين اندازه‌گيري‌هاي ميداني كاليبراسيون شده‌اند. هم‌اكنون تعداد زيادي از اين طراحي‌ها در بزرگراه‌ها و شريان‌هاي درجه ۱ ايجاد شده كه رواني خوبي را به ترافيك عبوري داده است.

كلمات كليدي:
دوبرگردان ـ كاليبراسيون ـ چراغ راهنمايي ـ‌ مصرف سوخت
ايده حذف چراغ راهنمايي و تقاطع‌
سال‌هاست كه متخصصان در مورد حذف تقاطع‌ها و چراغ‌هاي راهنمايي در شبكه معابر شهري بحث مي‌كنند. شهرداري تهران براي اولين بار در دنيا از يك المان ساده ترافيكي در يك كار بزرگ، يعني حذف تقاطع استفاده نمود و اين عمل در بزرگراه بسيج (بزرگراه افسريه)‌ در محل تقاطع افسريه انجام گرفت و از يك دوربرگردان (U-TURN) طبق اشكال زير استفاده شد و با بكارگيري آن تقاطع مسدود شد.

ملاحظات بعد از اجراي طرح
مشاهدات عيني و اندازه‌گيري‌هاي حجمي ترافيك در قبل و بعد از اجراي پروژه حاكي از افزايش حجم ترافيك عبوري به مقدار ۴۰درصد، روان‌سازي ترافيك، كاهش زمان سفر، كاهش مصرف سوخت، افزايش ضريب بهداشت رواني و آرامش روحي شهروندان بود.

توسعه طرح حذف تقاطع و چراغ راهنمايي
موفقيت‌آميز بودن اجراي طرح اول و نظرخواهي از مردم و اندازه‌گيري فاكتورهاي ترافيكي باعث گرديد كه شهرداري تهران طرح را گسترش داده و در محل‌هاي ديگر نيز آن را توسعه دهد. دومين طرح اجرا شده، حذف تقاطع ۱۶ متري دوم در بزرگراه رسالت بود.
اين طرح نيز با مطالعه و كارشناسي دقيق قبل و بعد از اجراي طرح صورت گرفت كه پس از اجرا از محاسن آن مانند قبل مي‌توان به كاهش زمان سفر و افزايش بهداشت رواني و آرامش روحي شهروندان اشاره نمود.

كاهش زمان سفر
كاهش زمان سفر را مي‌توان با توجه به دو وضعيت تقاطع و دوربرگردان از رابطه زير بدست آورد:
(۱)
C: زمان بزرگترين سبز از يك چرخه چراغ راهنمايي بر حسب ثانيه در جهتي كه تقاطع بسته مي‌شود.

سب كيلومتر؛
S: سرعت بر حسب كيلومتر بر ساعت.
محاسبه طول ضربدري
محاسبه طول ضربدري دوربرگردان را از رابطه‌اي كه بر اساس فرصت مناسب براي رانندگان كه بتوانند تغيير خط بدهند، به دست مي‌آورند. اين طول بستگي به حجم وسايل نقليه كه عمل ضربدري را انجام مي‌دهند، سرعت وسايل نقليه، حجم وسايل نقليه كه حركت مستقيم انجام مي‌دهند و تعداد خط بهبود مستقيم دارد. اين طول از رابطه زير بدست مي‌آيد:
(۲)

كه در آن:
L: طول تغيير خط بر حسب متر؛
K: ضريب ثابت برابر با ۲؛
V1: حجم وسايل نقليه در ساعت كه تغيير خط مي‌دهند؛
V2: حجم وسايل نقليه در ساعت كه مستقيم عبور مي‌كنند.

N1: تعداد خط در قسمت تغيير خط؛
N2: تعداد خط مستقيم؛
S: سرعت بر حسب كيلومتر بر ساعت.
و طول دوربرگردان احداثي نيز از فرمول زير محاسبه مي‌شود.
كه V1, N1, S در فرمول فوق توضيح داده شد.
(۳)
L1: طول خط دوربرگردان بر حسب متر.

صرفه‌جويي در سوخت
استفاده از دوربرگردان به جاي تقاطع موجب مي‌گردد كه وسايل نقليه سوخت كمتري را مصرف كنند كه اين مقدار سوخت مصرفي را مي‌توان از رابطه زير بدست آورد:
(۴)
: مقدار صرفه‌جويي بنزينن بر حسب ليتر؛
A: مصرف متوسط سوخت در ۱۰۰ كيلومتر وسايل نقليه بر حسب ليتر؛
C: زمان قرمز شدن از طول چرخه چراغ راهنمايي بر حسب ثانيه؛
L: طول تغيير خط بر حسب كيلومتر؛
V1: حجم وسايل نقليه كه از دوربرگردان استفاده مي‌كنند.
چرا كه توقف طولاني مدت در پشت چراغ قرمز با زمان معين مصرف سوخت را افزايش مي‌دهد.
بررسي زيست‌ محيطي

از نقطه‌نظر زيست‌ محيطي، آلاينده‌هايي كه وسايل نقليه ايستاده در پشت چراغ قرمز از خود خارج مي‌كنند، در يك نقطه تخليه مي‌شود، چرا كه حجم هوا در اطراف وسايل نقليه ساكن پشت چراغ قرمز محدود است. بنابراين غلظت آلاينده در محيط زياد مي‌شود. اين در حالي است كه از احداث دوربرگردان همين مقدار آلاينده، در يك طول نسبتاً زياد منتشر مي‌شود و غلظت آن به مراتب كمتر از وضعيت سكون مي‌باشد.

الزامات طراحي
طراحي اين دوربرگردان‌ها بر اساس طول L1, L2, N1, N2, R1, R2 استوار است.
طراحي شهرهاي جديد، بدون تقاطع و چراغ راهنمايي
با توجه به آنچه در مورد دوربرگردان‌ها گفته شد، به راحتي مي‌توان آنها را در تقاطع‌هاي شهرهاي جديد مورد استفاده قرار داد و از برخورد وسايل نقليه در تقاطع‌ها و همينطور از اتلاف زمان سفر هم جلوگيري نمود. در ضمن احداث دوربرگردان از نقطه‌نظر بالابردن ضريب بهداشت رواني با حذف چراغ قرمز و كاهش زمان انتظار بسيار سودبخش خواهد بود.

نحوه طراحي و حذف تقاطع و چراغ قرمز
نحوه طراحي و حذف چراغ راهنمايي در دو شكل زير نمايش داده شده است. بررسي علمي نشان مي‌دهند چند حسن بزرگ در احداث دوربرگردان‌ها كاملاً نمايان است كه عبارتند از جلوگيري از اتلاف وقت، كاهش زمان سفر، جلوگيري از اضطراب ناشي از ترافيك و بالابردن امنيت روحي و بهداشت رواني در تقاطع‌ها، پايين بودن هزينه احداث دوربرگردان‌ها نسبت به تقاطع‌هاي غيرهمسطح و از بين رفتن چراغ‌هاي راهنمايي و بالا رفتن ضريب امنيت جاني و جلوگيري از بروز خطر حاصل از برخورد وسايل نقليه و پايين آمدن مصرف سوخت و آلودگي كم‌تر هوا و … .
در احداث شهرهاي جديد كارشناسي ترافيك و استفاده از نظريه‌هاي مهندسان حمل و نقل و ترافيك مي‌تواند از بروز مشكلاتي كه در آينده براي شهرها بوجود مي‌آيد و علاوه بر صرف هزينه موجب بروز خسارات جبران‌ناپذير زيست محيطي مي‌گردد، جلوگيري نمود.
موفقيت بهينه روش
بهترين وضعيت بهينه اين روش، هنگامي است كه ترافيك منطقه يا محل در سطح سرويس حدود A, B, C باشد. در سه وضعيت اول، حذف تقاطع و چراغ، هيچگونه وضعيت نامناسبي را بوجود نخواهد آورد. در مورد وضعيت سطح سرويس D هم قابل اجرا است، ولي نتايجي كه از سه وضعيت فوق عايد مي‌شود را شايد نتوان به راحتي دريافت كرد و ترافيك از رواني با سرعت كم برخوردار خواهد شد.
در شهرهاي ج

يد، اين روش مي‌تواند كمك بسيار بزرگي به تقاطعاتي كه به صورت روگذر وجود دارند و از كندي حركت و وجود چراغ راهنمايي رنج مي‌برند، استفاده كرد. بهترين نمونه بارز اين روش در تقاطع غيرهمسطح اشباع شده پل نصر مي‌باشد كه با حذف تقاطع و چراغ راهنمايي در زير پل از وضعيت مطلوبي برخوردار شده است.

براي تقاطعات اشباع در مركز شهرهاي بزرگ، روش مكمل همانند فوق، بهترين بازده را خواهد شد، ‌يعني مي‌توان تقاطع را به صورت يك روگذر ساده با دو عدد دوربرگردان حل نمود.