• شكل جديد لتقاطع مستوي
  مع تدفق مستمر للطريق الرئيسي

د. أ.كوزينوف

نظرة عامة موجزة عن الاتجاهات الحالية في بناء الطرق السريعة والشوارع الحضرية

مع تطور النقل بالسيارات في مختلف البلدان، ظهرت اتجاهات مختلفة في بناء الطرق. أتاح استخدام النقل بالسيارات للمدن الأمريكية التوسع خارج حدودها الأصلية، لتصل إلى نطاق 60-80 كيلومترًا. تربط الطرق السريعة المناطق الطرفية - المناطق السكنية منخفضة الارتفاع - بالمراكز الحضرية. ساهمت المناخات الدافئة، والأراضي الشاسعة في الولايات المتحدة، ووفرة العمالة الرخيصة في أوائل القرن العشرين في تسريع تطوير الطرق السريعة، مع زيادة ملكية السيارات. تم تطوير تقنيات ومواد وآلات بناء جديدة. المسافات الكبيرة بين السيارات على الطرق السريعة لم تحد من حجم السيارات الفاخرة الكبيرة في أمريكا. تقدم تطور النقل الخاص بشكل كبير على النقل العام.

في اليابان، بسبب القيمة العالية للأراضي، تطورت المدن عموديًا بشكل رئيسي، مصحوبة بتوسع متعدد المستويات لشبكات الشوارع القديمة، وتدفقات مرورية كثيفة (عبر طرق نصف قطرها صغير بين المباني)، مما أدى إلى ظهور وسائل نقل صغيرة وبطيئة. بسبب صعوبة ركن السيارات وكثافة التدفقات المرورية، فإن عدد السيارات الفاخرة الكبيرة أقل من السيارات الصغيرة الخفيفة والاقتصادية. لذلك، حصلت صناعة السيارات اليابانية على اتجاه تطوير أكثر ملاءمة من الأمريكية. مكنت مشاريع بناء الطرق الضخمة التي بدأت من منتصف الستينيات اليابان من إنشاء شبكة طرق حديثة متطورة. زاد استخدام أنظمة إدارة التدفقات المرورية من سعة الشبكة الإجمالية إلى أقصى حد، مما سمح للمدن بالبقاء مضغوطة واستخدام النقل العام بكفاءة.

في الدول الأوروبية، تأخر تطور السيارات. في أوائل الثلاثينيات، كان لدى الولايات المتحدة 250 سيارة لكل ألف شخص (حاليًا حوالي 700)، بينما كان لدى بريطانيا وفرنسا 40 سيارة فقط، وألمانيا 10 سيارات فقط (حاليًا حوالي 530). في بناء الطرق الأوروبية، كان اتجاه ألمانيا بارزًا بشكل خاص. استثمرت ألمانيا جهودًا كبيرة في بناء الطرق، خاصة الطرق السريعة (Autobahn). سمحت الظروف السياسية والاقتصادية في ألمانيا قبل الحرب العالمية الثانية باستخدام قوى عاملة كبيرة. في المدن، خاصة المدن الكبرى، لا تزال شبكة الشوارع الضيقة ذات المسارين موجودة. لاحقًا، تم نقل حركة المرور تدريجيًا من المناطق السكنية عبر فرض قيود على السرعة وتدابير "تهدئة المرور". أصبح جزء صغير من شبكة الشوارع مزدحمًا بسبب كثافة المرور، بينما كان الجزء المتبقي يُستخدم بشكل رئيسي للنقل المحلي ومواقف السيارات. تم نقل حركة المرور داخل التجمعات الحضرية إلى الطرق السريعة القريبة، مما أدى إلى الازدحام، وفي بعض الحالات، كان لا بد من تقييد أو التحكم في تدفق الدخول إلى الطرق السريعة. في النهاية، اندمجت التجمعات الحضرية تدريجيًا في كل واحد من خلال الطرق السريعة ذات التدفق المستمر. يمثل النقل العام في ألمانيا 23% فقط من نقل الركاب.

تحسين وبناء الشوارع الحضرية والطرق السريعة في روسيا

تتأثر كل اتجاه لبناء الطرق بعوامل مختلفة، تعكس متطلبات العصر، ولها آفاقها ومزاياها وعيوبها. إحدى السمات الرئيسية لتطوير شبكة الطرق في روسيا هي أن تطور السيارات يفوق بكثير تقدم بناء الطرق. هذا مشابه لما حدث في الدول الأوروبية التي لحقت بمستوى السيارات في الولايات المتحدة في غضون عشر سنوات، ولكن لم تبن شبكة طرق مماثلة حتى الثمانينيات. يجب على روسيا حل هذه المشكلة في وقت قصير للغاية. تشمل العوامل المهمة:

في الوقت نفسه، تمتلك روسيا بالفعل شبكة طرق صلبة متطورة، وتنحصر المشكلة جزئيًا في تحديثها وتحسينها.
تشمل العوامل المواتية الحالية:

إحدى المزايا المهمة للمدن الروسية هي هيكلها المضغوط نسبيًا، والأساس المتوفر لتطوير النقل العام بشكل عالي الكفاءة.

بناءً على العوامل المذكورة أعلاه والخبرة الحالية، يمكن تلخيص الآفاق الرئيسية لتطوير شبكات الطرق السريعة والشوارع الحضرية الحديثة.

الشوارع الحضرية:

الطرق السريعة:

تعتمد سعة الشوارع الحضرية والطرق السريعة وكفاءتها بشكل شبه كامل على سعة التقاطعات. هذه هي الجزء الأساسي والأكثر تكلفة في الطريق. لذلك، في تاريخ بناء الطرق، كانت خطط التقاطعات وطرق تحسينها دائمًا محور التركيز. (في موسكو، مع زيادة حركة المرور على طريق MKAD، تم توسيع منحدرات الانعطاف الأيسر لتقاطعات النفل. الحل الذي يسمح بالانعطاف الأيسر هو مثال فريد عالميًا، وقد تم قبوله مؤقتًا بسبب إمكانية الدوران والنقل العام على MKAD.)

بناءً على الخصائص المذكورة أعلاه، يمكن تحقيق التطوير الفعال لشبكة الطرق الروسية بنجاح من خلال استخدام أنواع جديدة من التقاطعات.

التقاطعات الجديدة وعنصريها الرئيسيين

في أوائل القرن العشرين، تم تعزيز تطوير وبناء التقاطعات متعددة المستويات بشكل كبير. زادت هذه التقاطعات من سعة الطرق السريعة بشكل كبير (نظريًا يمكن أن تتضاعف)، وحققت تدفقًا مستمرًا للمرور. ومع ذلك، في أواخر القرن العشرين، بسبب متطلباتها العالية من الأراضي الحضرية والتكاليف الباهظة، أصبحت تقاطعات النفل وتحسيناتها أكثر شيوعًا. لا تزال التقاطعات متعددة المستويات لا غنى عنها عند تقاطع الطرق السريعة - مثل تقاطعات الطرق السريعة. في الوقت نفسه، حاول خبراء المرور تحسين التقاطعات المستوية. في السبعينيات والثمانينيات، تم تطوير تقاطع مستوي شامل يمكنه تحقيق تدفق مستمر في جميع الاتجاهات. تم تسجيل براءة اختراع له في فرنسا عام 1972 (الشكل 1) وفي الولايات المتحدة عام 1966.

الشكل 1أ                                                                                                    الشكل 1ب

في الشكل 2 يتم عرض تطور نظري - عملية تحويل هذا التقاطع من تقاطع عادي إلى تقاطع بمرحلتين.

تكمن أهميته الرئيسية في تقسيم التدفقات المرورية إلى أجزاء متساوية في اتجاهين. تمر هذه الأجزاء من التدفق بشكل متزامن عبر عدة تقاطعات بسيطة، مكونة بشكل عام تقاطعًا كبيرًا ومعقدًا يحقق تدفقًا مستمرًا. بعد المرور عبر هذه التقاطعات البسيطة، تندمج التدفقات المرورية مرة أخرى. بسبب سببين رئيسيين، لم يكن تطبيق هذا التقاطع فعالًا عمليًا. أولاً، إنه بديل لتقاطع النفل، يهدف إلى تحقيق تدفق مستمر لطريقين، لكن مساحته (حوالي 25 هكتارًا) تفوق بكثير مساحة تقاطع النفل. ثانيًا، يعتمد على تدفق مروري مستمر ومتزامن بدقة، وحتى في حال نجاح إدارة المرور الإلكترونية الحديثة، يصعب تأخير إحدى المراحل في حالة وقوع حادث. وجد هذا التقاطع المعقد تطبيقًا عمليًا عند استخدامه مع التقاطعات الدائرية (الشكل 1أ و الشكل 1ب). هنا، يتم تقسيم تدفق المرور لكل طريق متقاطع أيضًا إلى اتجاهين، يمران عبر دائرتين رئيسيتين. يتم استبدال التقاطعات البسيطة في التقاطع المعقد بعناصر التفرع والتجميع، التي تتضمن أربعة تقاطعات صغيرة. تم بناؤها بالفعل في بريطانيا (في لندن، وسويندون، وكارديف - www.sanjoc.de).

نظريًا، هذا التقاطع يتمتع بسعة أعلى بمرتين من التقاطعات الدائرية العادية، وقد يُطبق في المستقبل في روسيا.

في الولايات المتحدة، سجل كوفمان براءة اختراع لتقاطع من النوع T من هذا النوع كحل عملي (الشكل 3). تكمن ميزته في التدفق المستمر للطريق الرئيسي وإعداد ممرات التجميع (المناطق). العيوب هي غياب الانعطاف الأيسر من الطريق الثانوي وعدم القدرة على الدوران.
في النظرية الخاصة بتطوير التقاطعات المعقدة، المرحلة الوسطى (الشكل 2ب) - تقاطع تدفق مستمر على طريق متقاطع واحد، هي مرحلة مهمة وسهلة التنفيذ. هذه المرحلة هي المبدأ الأساسي للتقاطع المقترح التقاطع المتأرجح. (قد يجب إضافة هذا الشكل الآن كـ الشكل 7).
لذا، العنصر الأول للتقاطع المتأرجح هو تحويل الممرات في تدفق مستمر.
العنصر الثاني هو أساس التقاطع الذي صممه كيمبر وسيمنز في بريطانيا. وهو ترتيب السيارات في صف واحد على خط التوقف قبل التقاطع، ثم التفرع إلى "القمع" بعد عبور التقاطع (الشكل 4). هذا العنصر متقدم للغاية، لأنه يتوافق أكثر مع الخصائص الاحتمالية لتدفق المرور، بدلاً من تجميع السيارات قبل خط التوقف (قد يحتوي الطابور على 15 سيارة، وقد يتم تحديد زمن مرحلة الإشارة بناءً على هذا العدد، لكن قد تكون هناك سيارة واحدة فقط، مما يجعل زمن المرحلة مضيعة للوقت). يمكن أن يقلل تطبيقه من زمن مراحل إشارات المرور، وبالتالي تقليل إهدار الوقت وزيادة سعة التقاطع. لم يكن التقاطع الذي صممه كيمبر وسيمنز فعالًا بما فيه الكفاية بشكل عام بسبب شكله الهندسي (تمديد خط التوقف زاد من حجم التقاطع)، لذا كان مجرد مرحلة في تطور التقاطعات الدائرية.

هذان العنصران - تحويل الممرات في تدفق مستمر و تجميع السيارات على خط التوقف - تم تطبيقهما بشكل منفصل في الممارسة، وهما سهلا التنفيذ في مجمع. تم استخدام تجميع السيارات في القمع على نطاق واسع في الطرق السريعة ذات الرسوم. في التقاطع المقترح، أصبح هذا عنصرًا منفصلاً، ولم يعد يُعتبر جزءًا من هذا المجمع.

تدفق المرور في التقاطع المتأرجح

يحتوي هذا النوع من التقاطعات (الشكل 5) على العديد من الأنواع والمتغيرات. يتراوح عرضه من 42 إلى 60 مترًا، وطوله من 80 إلى 170 مترًا. يُظهر الشكل 6 مراحل دورة إشارات المرور للنوع الرئيسي من التقاطعات (الخيار الأول). يتم تنظيم تدفق المرور في التقاطع كالتالي: في الممر الأوسط، يكون التدفق مستمرًا، وتمتلئ المنطقة التجميعية الأولى في نفس الوقت بالسيارات القادمة من الطريق الرئيسي التي تنعطف يسارًا (المرحلة أ). تستمر هذه "مرحلة الانعطاف الأيسر للطريق الرئيسي" حوالي 20 ثانية. ثم تبدأ السيارات من الطريق الثانوي في ملء هذه المناطق، بينما تبدأ السيارات الموجودة في المنطقة التجميعية الثانية في المغادرة. هذه هي المرحلة ب - "مرحلة ملء وإفراغ المناطق التجميعية"، وتستمر أيضًا حوالي 20 ثانية. قبل بدء المرحلة الثالثة، هناك مرحلة مساعدة - مرحلة فرعية لتحويل التدفق المستمر من الممر الأوسط إلى الممرات الجانبية. يتم نقل السيارات ممرًا بممر، مع فارق زمني حوالي 5 ثوانٍ. المرحلة الثالثة المرحلة ج - "حركة السيارات من المنطقة التجميعية الأولى إلى المنطقة التجميعية الثانية" وإكمال الانعطاف الأيسر للطريق الثانوي في نفس الوقت. بعد ذلك، يتم نقل التدفق المستمر مرة أخرى من الممرات الجانبية إلى الممر الأوسط، بنفس الفارق الزمني. تبدأ دورة جديدة. تستغرق الدورة حوالي 70 ثانية، وسرعة التدفق المستمر هي 60 كيلومترًا في الساعة. يتضمن الخيار الثاني إعداد ممرات الانعطاف الأيسر ضمن منطقة الحاجز الرئيسي للطريق. يتم تنسيق توقيت مراحل إشارات المرور وسعة المناطق التجميعية وفقًا لاحتياجات سعة التقاطع. يمكن دعم إدارة التقاطع وإشارات المرور بواسطة أجهزة استشعار.
يتم استخدام هذا المبدأ أيضًا لتصميم تقاطعات لخمس شوارع أحادية الاتجاه. يمكن تطبيق مبدأ هذا التقاطع في العديد من الحالات المحددة الأخرى.

سعة التقاطع الجديد وفقدان الوقت

من المهم للغاية (كما يمكن رؤيته من الرسوم البيانية) أنه مع زيادة سعة المناطق التجميعية، تزداد السعة الإجمالية فقط ضمن نطاق صغير جدًا. لذلك، لا تنطبق طرق تقييم سعة التقاطعات المستوية الحالية على التقاطع الجديد المقترح. عندما يبلغ طول المنطقة التجميعية حوالي 21 مترًا، يتم الوصول إلى الحد الأقصى لسعة الطريق الثانوي (1000 - 1800 سيارة في الساعة لمسارين) مع دورة إشارات مرور مدتها 70 ثانية. تم تطوير نماذج رياضية وبرامج لتحديد المعلمات الهندسية وسعة التقاطعات لأنواع مختلفة من التقاطعات ومخططات تنظيم المرور المختلفة. تم تحديد بعض المعلمات من خلال اختبارات ميدانية ونماذج فيزيائية في كازاخستان.
تبلغ سعة الطريق الرئيسي أحادي الاتجاه 3000-4500 سيارة في الساعة، والطريق الثانوي 1000-1800 سيارة في الساعة، منها 300-600 سيارة في الساعة للانعطاف الأيسر، و600-800 سيارة في الساعة للانعطاف الأيمن (في حال وجود ممر للمشاة على مستوى الأرض). يمكن زيادة عدد ممرات الطريق الرئيسي إلى ثلاثة، مما يزيد من سعة الاتجاه المستقيم للطريق الرئيسي.

أسباب اقتراح استخدام هذا النوع من التقاطعات في المدن

حاليًا، يزداد عدد السيارات في المدن الروسية بشكل كبير، وهذه المدن لم تتكيف إلى حد ما مع كثافة النقل بالسيارات الخاصة. تؤدي التأخيرات الناتجة عن زيادة عدد السيارات، وهدر الوقود، وغيرها من المشكلات إلى جعل تحسين شبكة الطرق الحضرية (شبكة الشوارع) ضرورة ملحة. يتعلق هذا بشكل رئيسي ببناء طرق سريعة خالية من العوائق (طرق رئيسية). تم التحقق من فعالية هذا القرار من خلال تجربة العديد من البلدان ذات السيارات العالية.
ومع ذلك، فإن بناء طرق سريعة خالية من العوائق هو إجراء مكلف للغاية، وهذا هو العيب الأول الرئيسي. العيب الثاني الرئيسي له أساس تاريخي أيضًا، ويتمثل في: عند وجود طرق سريعة خالية من العوائق في المدن، تنخفض كفاءة النقل العام، ويزداد التفاف المرور غير الضروري بشكل عام.
سبب انخفاض كفاءة النقل العام هو التناقض بين متطلبات شبكة الشوارع للنقل بالسيارات الخاصة ومتطلبات النقل العام. على وجه التحديد، تتطلب النقل بالسيارات الخاصة شبكة طرق خالية من العوائق بكثافة 0.2-0.3 كيلومتر/كيلومتر مربع، بينما يتطلب النقل العام كثافة شبكة شوارع 3-4 كيلومترات/كيلومتر مربع (مرتبط بإمكانية الوصول للمشاة إلى محطات الحافلات). لذلك، تعمل الطرق السريعة الخالية من العوائق مثل السكك الحديدية، حيث تقسم المدينة إلى مناطق مستقلة، مما يحرم النقل العام من الراحة والمباشرة.

يظهر هذا التناقض بوضوح في الأمثلة التالية:
في المدن الأمريكية، بسبب الشبكة المتطورة للغاية من الطرق السريعة، كان النقل الخاص يمثل ما يصل إلى 95% من نقل الركاب. في المقابل، في المدن الروسية، حتى وقت قريب، كان النقل العام يمثل 95% من نقل الركاب. ومع ذلك، فإن الأراضي المستخدمة للنقل في المدن الأمريكية تمثل 40% من إجمالي مساحة المدينة، بينما في المدن الروسية تمثل 14-18% فقط، على الرغم من أن حجم سكان المدن متماثل في كلا البلدين.
أدت هذه الاعتمادية المفرطة على النقل الخاص إلى خسائر طاقة هائلة وتكاليف صيانة طرق مرتفعة.
قبل حوالي 30 عامًا، بدأت الولايات المتحدة في التركيز على التطوير المتوازن للنقل العام، ولكن في ظل الحجم الهائل للمدن وشبكة الطرق السريعة المتطورة، أصبح ذلك صعبًا وغير فعال للغاية.
في المدن الأمريكية، لا يظهر هذا التناقض المروري بشكل واضح لأن بناء الطرق السريعة كان متزامنًا تقريبًا مع تطور السيارات. ومع ذلك، ظهر العيب الأول - التكلفة العالية والطلب الكبير على الأراضي الحضرية - بالفعل في عام 1956. الجزء الأكثر تكلفة والذي يشغل مساحة كبيرة من الأراضي الحضرية في الطرق السريعة الخالية من العوائق هو التقاطعات متعددة المستويات، حيث تمثل تكلفتها حوالي 50% من إجمالي تكلفة شبكة الطرق.
واجهت الدول الأوروبية هذين العيبين تقريبًا في نفس الوقت. يمثل النقل العام في بريطانيا وألمانيا وفرنسا حوالي 20% من نقل الركاب. الآن، مع ارتفاع تكاليف الوقود وبناء الطرق (تكلفة بناء تقاطع متعدد المستويات حوالي 40 مليون يورو، مقارنة بـ 8 إلى 10 ملايين مارك قبل 15 عامًا)، تبذل ألمانيا جهودًا كبيرة في تطوير بدائل النقل العام.

في المدن الروسية، يشكل التطور السائد للنقل العام وضعف تطور النقل الخاص عائقًا كبيرًا أمام حركة السكان بشكل عام. هناك نقص في فرص السفر بالنقل الخاص بشكل متناسب.
  
ومع ذلك، فإن الحل التقليدي الظاهري، أي بناء طرق سريعة خالية من العوائق، يعني بالنسبة للمدن الروسية إعادة بناء شبه كاملة. سيؤدي ذلك إلى إعادتها إلى ماضي المدن في بلدان أخرى، مصحوبًا بتوسع حضري مفرط. سيؤدي التوسع الحضري إلى نفقات طاقة هائلة، وسيؤدي بناء طرق سريعة خالية من العوائق إلى فقدان الميزة الرئيسية لتطوير النقل العام بشكل أكبر، ويؤدي إلى زيادة إجمالية في وقت السفر للمجتمع. هذه هي بالضبط المشكلة التي تواجهها مدن الدول الغربية حاليًا، والتي بدأت مع الأولوية لتطوير النقل الخاص، مما أدى إلى هذه المشكلة. إذا قلدت المدن الروسية الحلول الغربية بشكل سطحي، فستجد نفسها في نفس الوضع عند حل نفس المشكلة، على الرغم من أن روسيا قد حلت هذه المشكلة فعليًا منذ البداية.

يُظهر الشكل 9 مخططًا أساسيًا مقترحًا لتطبيق التقاطعات الجديدة في شبكة الطرق الرئيسية الحضرية، موضحًا الأساس النظري لتنسيق شكلي النقل في تطوير شبكة الطرق الحضرية. على الرغم من أن هذه النظرية تُستخدم عمليًا بشكل أكبر في تخطيط التقاطعات متعددة المستويات المتباعدة، إلا أن الاستدلال المنطقي يُظهر أنها معقولة في موازنة المصالح الاجتماعية والفردية، وقد تم التحقق منها من خلال تجربة التخطيط الحضري. هذه النظرية ليست خطة بناء حضرية إلزامية، لكنها توفر اتجاهًا أكثر مرونة واقتصادية لتطوير الطرق السريعة الخالية من العوائق. تتضمن مزايا استخدام التقاطعات الجديدة أيضًا العديد من المزايا من المستوى الأدنى:

الشكل 9                                                              2,0 P                                 1,5 P                            1,0 P

مخطط أساسي مقترح لتطبيق التقاطعات في شبكة الطرق الرئيسية الحضرية         
                 

تكمن إمكانية التطبيق العملي للتقاطع المتأرجح بشكل رئيسي في تنظيم المرور وموثوقيته. بالإضافة إلى التقييمات الإيجابية من الخبراء عند مناقشة سيناريوهات الحوادث المختلفة، والمشكلات التقنية، ونتائج التجارب الأولية، يمكن سرد سلسلة من الحجج التي تقرب أكثر من التطبيق العملي. يمكن تلخيص هذه الحجج كما يلي:

يوفر استخدام هذه التقاطعات اتجاهًا جديدًا لتطوير شبكة الطرق الرئيسية. سيؤدي بناء تقاطعات تجريبية وتحليل وظائفها إلى وضع أساس ملموس لتطبيقها العملي.

تقاطعات جديدة للطرق السريعة

تختلف التقاطعات المتأرجحة المصممة خصيصًا للطرق السريعة في الشكل الهندسي، والأبعاد، ومساحة الأرض عن تقاطعات الطرق الرئيسية الحضرية. يُظهر الشكل 10 المظهر الأساسي لهذا التقاطع. يضمن مرور السيارات في الاتجاه الرئيسي بسرعة قصوى تبلغ 80-100 كيلومتر في الساعة. هذا هو الحد الأقصى للسرعة داخل التقاطع. لضمان سلامة القيادة والسعة اللازمة، تفرض التقاطعات متعددة المستويات التقليدية عادةً هذا الحد من السرعة، ويرجع ذلك بشكل رئيسي إلى تفرع التدفقات المرورية واندماجها. يبلغ طول التقاطع المتأرجح حوالي 400 متر، وعرضه 250 مترًا، ومساحة الأرض بين 4.0 و4.2 هكتار. بينما تبلغ مساحة بعض الجسور العلوية على الطرق السريعة حوالي 6.0 هكتارات، وتبلغ مساحة تقاطع النفل الكامل من 8.0 إلى 16.0 هكتارًا. يتم تحديد عرض منطقة العازل في التقاطع بناءً على استيعاب أكبر حجم سيارة مسموح به في روسيا (سيارات وقطارات شحن بطول 24.0 مترًا). وفقًا للمعايير الأوروبية، يمكن تقليص هذا الحجم إلى 19.0 مترًا.

الشكل 10 SX1، 2006

يمكن للتقاطع المقترح أن يحافظ على مرور مستمر بمسارين أو ثلاثة مسارات في اتجاه واحد:

يمكن أن تحل التقاطعات المتأرجحة محل جميع أنواع الجسور العلوية الجزئية غير الكاملة، وهي مناسبة لتقاطعات الطرق الرئيسية والثانوية.
تصميم مسارات التقاطع الموضح هنا يتوافق مع المعايير ومواصفات التصميم. بما أن التدفق المستمر كان ممكنًا سابقًا فقط من خلال الجسور العلوية متعددة المستويات، فإن مواصفات تصميم الطرق السريعة لم تأخذ في الاعتبار إمكانية التقاطعات في نفس المستوى. لذلك، مع استخدام هذه التقاطعات في نفس المستوى، يجب تمييز مواصفات التصميم.

تنظيم المرور وصيانته التقنية

يتم تحقيق التدفق المستمر في التقاطع من خلال تبديل المسارات بشكل دوري. يتم تبديل المسارات في كل اتجاه بفاصل زمني من 5 إلى 6 ثوانٍ. يتم تنظيم المرور من خلال إشارات مرورية أفقية ثلاثية فوق كل مسار. عندما يضيء الضوء الأخضر لاتجاه واحد، يضيء الإشارة الصفراء (الضوء الأوسط)، ثم يضيء الضوء الأخضر للاتجاه الجديد، ويتحول الاتجاه الأصلي إلى علامة حمراء متقاطعة. يمكن تعزيز تنظيم تبديل المسارات هذا من خلال إشارات تحذيرية أو لافتات مرورية، وهو ما يُستخدم غالبًا في الممارسة. الإضافة الأكثر فعالية هي استخدام إشارات مرورية مزدوجة موضوعة على الطريق، تعرض اتجاه السير من خلال إشارات متحركة. عندما تمر السيارات عبر التقاطع، تنحرف التدفقات بمسار واحد، مما يضمن أمان اندماج التدفق حتى في حالات التجاوز الشديد للسرعة.
يتوافق ترتيب السيارات في المنطقة العازلة مع سلوك السائقين النفسي - أي أن السيارات التي تصل أولاً إلى التقاطع تغادر أولاً. تم تصميم توقيت مراحل إشارات المرور في المنطقة العازلة للحفاظ دائمًا على احتياطي السعة. يجب أن يدعم نظام التحكم في إشارات التقاطع بأكمله تقنية الاستشعار، مع إدارة ومراقبة مركزية. تم تطبيق ترتيب السيارات في المنطقة العازلة بالفعل في الممارسة (على سبيل المثال، في ساحة كولخوز في موسكو، حيث يمكن أن تستوعب مسارات الانعطاف الأيسر أكثر من 40 سيارة).
يتم تفريغ المنطقة العازلة أيضًا من خلال طريقة "القمع" المماثلة، وهي شائعة في الطرق السريعة ذات الرسوم وبعض التقاطعات. يعتمد تنظيمها بشكل رئيسي على حجم "القمع". إدارة إشارات المرور في هذا العنصر وفي الانتقال من منطقة عازلة إلى أخرى مهمة جدًا لضمان أمان المرور. يجب أن تدعم هذه العملية تقنية الاستشعار ومراقبتها. لزيادة الأمان، يمكن استخدام وسائل ميكانيكية عند خط التوقف في المنطقة العازلة لتقييد دخول السيارات مبكرًا إلى مسارات السير.
إحدى المزايا المهمة للتقاطع المتأرجح هي تقليل تكاليف التشغيل المتعلقة بتنظيم المرور خلال الشتاء، وهو أمر مهم بشكل خاص في العديد من مناطق روسيا. على سبيل المثال، على طريق موسكو-سانت بطرسبرغ السريع، بسبب الحمل الكبير على التقاطع، قد يكون من الضروري إعداد حواجز خفيفة للعلامات (الشكل 11).
هذا الحل التقني ليس الطريقة الوحيدة لصيانة التقاطع في الشتاء (يمكن أيضًا استخدام أسطح طرق مخصصة في منطقة التقاطع)، لكنه يتمتع بمزايا معينة في تنظيم المرور. ستعزز هذه الحواجز إدراك السائقين للتقاطع، وتساعد في الحفاظ على السرعة المسموح بها، وتوفر رؤية جيدة في أي ظروف جوية.

                                                                                   الشكل 11           

ستضمن الجسور العلوية التشغيل الموثوق لأنظمة التحكم والإدارة المرورية، مثل كاميرات الفيديو المزودة بأجهزة كشف. بشكل عام، سيكون هذا عقدة إعادة توزيع وتدفق مروري منظمة ومستقرة للغاية. لن تتجاوز تكلفة هذه الجسور العلوية عُشر تكلفة التقاطعات متعددة المستويات. هذا يعني أن التقاطع المقترح مع الجسور العلوية سيكون أرخص بخمس إلى سبع مرات على الأقل من التقاطعات غير الكاملة متعددة المستويات.

سعة التقاطع المقترح

تساوي سعة التقاطع المتأرجح سعة الجسور العلوية غير الكاملة متعددة المستويات المستخدمة حاليًا لتقاطعات الطرق السريعة مع الطرق الثانوية المُدارة.
الاتجاه المستقيم للطريق الرئيسي بسعة 3000-3600 سيارة/ساعة (أحادي الاتجاه) لمسارين مستمرين. تبلغ السعة 4500-4800 سيارة/ساعة لثلاثة مسارات مستمرة.
الاتجاه المستقيم للطريق الثانوي بسعة 1000-1800 سيارة/ساعة لمسارين أحاديي الاتجاه.
الانعطاف الأيمن بسعة تقارب سعة الجسور العلوية الكاملة، 800-1200 سيارة/ساعة، لأن الاندماج مع التدفق الرئيسي يتم عبر المسار الثالث، وليس عبر مسار التسارع.
الانعطاف الأيسر بسعة تعادل سعة الجسور العلوية غير الكاملة، 300-800 سيارة/ساعة. تكون خسائر الوقت للانعطاف الأيسر في التقاطع المقترح والجسور العلوية الكاملة وغير الكاملة متساوية تقريبًا - لا يقل وقت الالتفاف للسيارات المنعطفة يسارًا في تقاطع النفل عن 40 ثانية. عند زيادة مسارات الانعطاف الأيسر إلى مسارين، ستصل السعة إلى مستوى الجسور العلوية الكاملة - 1200 سيارة/ساعة.
يتراوح أفضل توقيت لدورة الإشارة بين 70 و90-100 ثانية.
يُظهر الشكل 12 تقاطع الطرق ذات الرسوم وإعداد نقاط الدفع.

الشكل 12

تقاطع T

الشكل 13 يُظهر تقاطعًا مصممًا عند تقاطع طريق ثانوي مع طريق رئيسي. يحتوي هذا النوع من التقاطعات على مرحلتين رئيسيتين، بسعة مماثلة للتقاطع الرئيسي في الاتجاه المستقيم والانعطاف الأيمن. تبلغ سعة الانعطاف الأيسر 900-1000 سيارة/ساعة. تختلف أشكال تقاطع T، وأحجامه، وعدد مسارات الانعطاف الأيسر، وعدد المناطق التجميعية. يتراوح عدد مسارات المنطقة التجميعية من 1 إلى 4. يتراوح طول التقاطع في حدود 330 مترًا، ويمكن تقليصه إلى 70-80 مترًا في البيئات الحضرية. تنظيم المرور في هذا التقاطع بسيط، ويسهل صيانته من خلال وسائل التحكم المرورية التقنية، ويضمن مستوى عالٍ من أمان المرور.
هذا التقاطع مهم بشكل خاص للدول ذات التجمعات السكانية المتقدمة والمستوطنات الصغيرة الموزعة مثل روسيا وأوكرانيا وبولندا. الحل الذي يستخدم منطقة إضافية للانعطاف الأيسر العكسي ثم الاندماج من الجانب الأيمن - "الانعطاف الأيسر المنحرف"، يُستخدم حاليًا على نطاق واسع في الطرق السريعة في أوكرانيا، وهو حل فعال ولكنه مؤقت للطرق السريعة. مع زيادة تدفق المرور، ستنخفض أمان تنظيم المرور هذا، وفي النهاية سيصبح غير مقبول. يمكن أن تحل التقاطعات المتأرجحة من النوع T محلها بنجاح، وتجعل شبكة الطرق الرئيسية متوافقة مع نمط التجمعات السكانية.
في بولندا، على الرغم من تشابه نمط التجمعات السكانية مع روسيا، إلا أن الطرق السريعة ذات التدفق المروري العالي قد اعتمدت الجسور العلوية غير الكاملة. أدى ذلك إلى الحاجة إلى التفاف مسافات كبيرة بين المدن المجاورة، وزاد من الحمل المروري على الطرق الرئيسية.

الشكل 13  ST1، 2006

في الشكل 14 و15، يتم عرض مخططات مختلفة للتقاطع المتأرجح ونقاط الاتصال. تُظهر هذه المخططات المرونة العالية لحلول تخطيط هذه التقاطعات. هذه التقاطعات مناسبة لتدفقات المرور ذات النسبة المنخفضة من الشاحنات (بحد أقصى 10%). ستتطلب تدفقات المرور ذات النسبة العالية من الشاحنات (30-40%) تصميم تخطيط مختلف للتقاطعات.

الشكل 14 SX2، 2009  مخطط زاوي للتقاطع المتأرجح

الشكل 15 ST2، 2009  مخطط نقطة اتصال متأرجحة

الشكل 16 SX3، 2009  مخطط تقاطع رئيسي ثنائي المرحلة

الشكل 17 مخطط تقاطع رئيسي ثلاثي المراحل (كما هو موضح في الشكل 16، يمكن للشاحنات الانعطاف يسارًا من المسار الأيمن)

تأثير تطبيق التقاطع المقترح

تناسب التقاطعات المتأرجحة تقاطعات الطرق السريعة مع الطرق الثانوية، وهي بديل مباشر للجسور العلوية غير الكاملة. مع نفس السعة ونفس وقت تنظيم المرور، تتمتع التقاطعات المتأرجحة بالمزايا التالية:

نظرًا لاتساع الأراضي الروسية والمسافات الكبيرة بين المدن، لا تحتاج معظم أقسام الطرق السريعة إلى أكثر من 4-6 مسارات، وتتقاطع معظم الأقسام مع الطرق الثانوية.
في التجمعات الحضرية أو بالقرب من المدن الرئيسية، يجب زيادة عدد مسارات الطرق السريعة إلى 8-10، وغالبًا ما تظهر تقاطعات الطرق المتساوية، التي تتطلب جسورًا علوية كاملة. تمثل تقاطعات الطرق السريعة مع الطرق الثانوية 80-85% من إجمالي التقاطعات. في ألمانيا، على الرغم من صغر مساحة أراضيها وكثافة شبكة الطرق السريعة، فإن عدد المسارات الرئيسية يتراوح بين 4-6، وتمثل تقاطعات الطرق السريعة مع الطرق الثانوية، أي الجسور العلوية غير الكاملة، 70% على الأقل.
ستكون التقاطعات المتأرجحة مناسبة للطرق السريعة ذات 4-8 مسارات، وستصبح البديل الرئيسي للجسور العلوية غير الكاملة.
سيؤدي استخدام التقاطعات المقترحة على شبكة الطرق السريعة إلى تقليص دورة تطويرها، مما يساعد على رفع المستوى الاقتصادي للبلاد. على سبيل المثال، عند بناء طريق موسكو-سانت بطرسبرغ السريع، يمكن أن يقلل استخدامها من الاستثمارات الرأسمالية بنسبة 30-35%، مما يخلق طريقًا سريعًا مريحًا واقتصاديًا وعالي التقنية.

خدمات بناء التقاطعات المتأرجحة التي نقدمها

لحماية حقوق الطبع والنشر، يتم تقديم الأفلام والرسومات بصيغة مبسطة.